Οι μπαταρίες ιόντων νατρίου προσφέρουν πολλαπλά πλεονεκτήματα σε σχέση με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου. Η αποθήκευση ενέργειας, ωστόσο, δεν είναι ένα από αυτά. Αυτό μπορεί να αλλάξει χάρη σε μια νέα μέθοδο δημιουργίας μπαταριών που περιλαμβάνει καθόδους πλούσιες σε νερό.
H στροφή στο νάτριο
Προς το παρόν, δεν υπάρχει τίποτα καλύτερο από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου όσον αφορά την ενεργειακή πυκνότητα και το ελαφρύ βάρος. Γι' αυτό έχουν βρει τον δρόμο τους σε όλα, από ηλεκτρικά αυτοκίνητα μέχρι κινητά τηλέφωνα. Αλλά σίγουρα υπάρχουν προβλήματα με την τεχνολογία, συμπεριλαμβανομένου του γεγονότος ότι το ίδιο το λίθιο είναι δύσκολο, ακριβό και επιβλαβές για το περιβάλλον στην εξόρυξη. Οι μπαταρίες λιθίου είναι επίσης επιρρεπείς στην υπερθέρμανση, μπορεί περιστασιακά να εκραγούν σε φλόγες και δεν αποδίδουν καλά σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες.
Γι' αυτό οι ερευνητές δίνουν μεγάλη προσοχή στις μπαταρίες ιόντων νατρίου. Άλλωστε, το νάτριο είναι εξαιρετικά άφθονο, εύκολο στην εξόρυξη και δεν συνοδεύεται από τις γεωπολιτικές επιπλοκές που σχετίζονται με την εξόρυξη λιθίου. Ωστόσο, οι μπαταρίες ιόντων νατρίου τείνουν να είναι βαρύτερες και έχουν χαμηλότερη ενεργειακή πυκνότητα από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, πράγμα που σημαίνει ότι λαμβάνετε λιγότερη ενέργεια από ένα βαρύτερο υλικό. Παρόλα αυτά, είναι ασφαλέστερα, φθηνότερα στην παραγωγή και έχουν σχεδόν μηδενικά προβλήματα στην αλυσίδα εφοδιασμού.
Μια νέα προσέγγιση για το νάτριο
Τώρα, υιοθετώντας μια μοναδική προσέγγιση στο υλικό της καθόδου σε μια μπαταρία ιόντων νατρίου, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Surrey στην Αγγλία βρήκαν έναν τρόπο να διπλασιάσουν σχεδόν την χωρητικότητα αποθήκευσης ενέργειας. Οι κάθοδοι δημιουργήθηκαν από μια ένωση που διερευνάται συνεχώς για χρήση σε αυτούς τους τύπους μπαταριών που ονομάζεται νανοδομημένο ένυδρο βαναδικό άλας (NVOH). Συνήθως, όμως, το NVOH χρησιμοποιείται μετά την αφυδάτωση. Αυτή τη φορά η ομάδα ακολούθησε μια διαφορετική προσέγγιση.
"Τα αποτελέσματά μας ήταν εντελώς απροσδόκητα", δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Daniel Commandeur. "Το οξείδιο του νατρίου-βαναδίου υπάρχει εδώ και χρόνια και οι άνθρωποι συνήθως το επεξεργάζονται θερμικά για να αφαιρέσουν το νερό επειδή πιστεύεται ότι προκαλεί προβλήματα. Αποφασίσαμε να αμφισβητήσουμε αυτήν την υπόθεση και το αποτέλεσμα ήταν πολύ καλύτερο από ό,τι περιμέναμε. Το υλικό έδειξε πολύ ισχυρότερη απόδοση και σταθερότητα από ό,τι αναμενόταν και θα μπορούσε ακόμη και να δημιουργήσει συναρπαστικές νέες δυνατότητες για τον τρόπο χρήσης αυτών των μπαταριών στο μέλλον."
Ενίσχυση της αποθήκευσης
Η NVOH ήταν τόσο αποτελεσματική στην πραγματικότητα, που οι ερευνητές λένε ότι πλέον θεωρείται η κορυφαία λύση για τα υλικά καθόδου για μπαταρίες ιόντων νατρίου. Οι δοκιμαστικές μπαταρίες που κατασκευάστηκαν με το υλικό παρέμειναν σταθερές για πάνω από 400 κύκλους φόρτισης.
Η μελέτη, η οποία δημοσιεύτηκε στο Journal of Materials Chemistry A, αναφέρει ότι ο λόγος για την ενισχυμένη αποθήκευση ενέργειας έχει να κάνει με το γεγονός ότι το επιπλέον νερό επέτρεψε στα στρώματα του υλικού να απλωθούν ελαφρώς, δίνοντας στα ιόντα νατρίου περισσότερο χώρο να κινούνται μέσα και έξω και επιτρέποντας στην κάθοδο να αποθηκεύσει περισσότερα από αυτά.
Επιπλέον ευρήματα για το νερό
Η ομάδα δοκίμασε επίσης την απόδοση της ενυδατωμένης NVOH ως πιθανό μέσο αφαλάτωσης και διαπίστωσε ότι τα πήγε εξίσου καλά, αν όχι καλύτερα, από άλλα κοινά ηλεκτρόδια που χρησιμοποιούνται για τη διαδικασία.
«Η δυνατότητα χρήσης ένυδρου βαναδικού νατρίου σε αλμυρό νερό είναι μια πραγματικά συναρπαστική ανακάλυψη, καθώς δείχνει ότι οι μπαταρίες ιόντων νατρίου θα μπορούσαν να κάνουν περισσότερα από την απλή αποθήκευση ενέργειας - θα μπορούσαν επίσης να βοηθήσουν στην απομάκρυνση του αλατιού από το νερό», κατέληξε ο Commandeur. «Μακροπρόθεσμα, αυτό σημαίνει ότι ίσως μπορέσουμε να σχεδιάσουμε συστήματα που χρησιμοποιούν θαλασσινό νερό ως έναν απόλυτα ασφαλή, ελεύθερο και άφθονο ηλεκτρολύτη, ενώ παράλληλα παράγουν γλυκό νερό ως μέρος της διαδικασίας».
www.worldenergynews.gr
