Προσφέρουν πολλά υποσχόμενες δυνατότητες, συμπεριλαμβανομένων των χημικών ενώσεων λιθίου και νατρίου, λόγω του ότι είναι εγγενώς πιο ασφαλείς
Μια νέα εργασία που περιλαμβάνει ανασκόπηση της έρευνας για τις υδρογέλες είναι από το 2008 έως το 2025 (συμπεριλαμβανομένων 186 δημοσιευμένων μελετών σε διάστημα 17 ετών), υποστηρίζει ότι οι αγώγιμες υδρογέλες είναι ένας αξιόπιστος υποψήφιος ηλεκτρολύτης.
Η εργασία σημειώνει ότι αυτό ισχύει ιδιαίτερα για εύκαμπτες και φορετές εφαρμογές. Όμως η σταθερή αποθήκευση και το λίθιο και το νάτριο είναι πιθανοί νικητές.
Η εργασία δημοσιεύθηκε στο Journal of Electroanalytical Chemistry από ερευνητές του Πανεπιστημίου του Limpopo στη Νότια Αφρική.
Στις περισσότερες περιπτώσεις, για τις μπαταρίες ιόντων λιθίου που χρησιμοποιούνται σε σταθερή αποθήκευση, η χρήση δυνητικά εύφλεκτων οργανικών ηλεκτρολυτών αποτελεί μειονέκτημα για την ασφάλεια.
Είναι μειονέκτημα που η βιομηχανία αντιμετωπίζει συνεχώς μέσω συχνά πολύπλοκων προσπαθειών μετριασμού και δαπανηρών και καταστροφικών δοκιμών.
Τι είναι οι υδρογέλες
Οι υδρογέλες είναι τρισδιάστατα, διασυνδεδεμένα πολυμερή δίκτυα που μπορούν να απορροφούν και να συγκρατούν μεγάλες ποσότητες νερού, διατηρώντας την αδιάλυτη δομή τους. Είναι εξαιρετικά βιοσυμβατές, χρησιμοποιούνται εκτενώς στην ιατρική (π.χ. επίδεσμοι, φακοί επαφής) και στη μηχανική ιστών, καθώς μιμούνται το φυσικό περιβάλλον των κυττάρων.
Παροχή ασφάλειας
Το επιχείρημα περί ασφάλειας είναι ίσως το πιο απλό: οι ηλεκτρολύτες υδρογέλης έχουν βάση το νερό, γεγονός που απομακρύνει τη θερμική διαφυγή των συμβατικών οργανικών ηλεκτρολυτών.
Η δομή τους σημαίνει ότι επίσης δεν παρουσιάζουν διαρροές και μπορούν να αυτοεπιδιορθωθούν.
Ενώ σε αυτό το στάδιο οι εμπορικές πτυχές δεν είναι σαφείς, η εικόνα απόδοσης είναι πολλά υποσχόμενη, αν και ποικίλλει σημαντικά ανάλογα με τη χημεία.
Οι ηλεκτρολύτες υδρογέλης αντισταθμίζουν εν μέρει παρέχοντας ενυδατωμένες οδούς που μειώνουν αυτό το φράγμα διάχυσης, αν και η ανασκόπηση προσφέρει λιγότερους αριθμούς τίτλων εδώ από ό,τι για τις άλλες δύο χημικές ενώσεις. Η εργασία προσθέτει βάρος στις πιθανές επιπτώσεις στις μπαταρίες ιόντων ψευδαργύρου, οι οποίες έχουν ήδη αναγνωριστεί στις αγορές ως οι πολλά υποσχόμενες για ασφάλεια μέσω της υδατικής χημείας και της χαμηλής τοξικότητάς τους.
Οι περιορισμοί αναγνωρίζονται επίσης στην εργασία ανασκόπησης. Η ηλεκτρονική αγωγιμότητα παραμένει κάτω από τα ηλεκτρόδια με βάση το μέταλλο και τα συμβατικά ηλεκτρόδια με βάση τον άνθρακα, περιορίζοντας την απόδοση του ρυθμού και την πυκνότητα ισχύος.
Οι υδρογέλες στεγνώνουν όταν εκτίθενται στον αέρα, υποβαθμίζοντας την ιοντική αγωγιμότητα, αν και αυτό μπορεί να μετριαστεί.
Η μακροχρόνια κυκλική λειτουργία προκαλεί κόπωση δικτύου και απώλεια αγώγιμων οδών, ενώ η προσθήκη αγώγιμων υλικών πλήρωσης, όπως υλικά πλήρωσης υψηλής απόδοσης όπως το γραφένιο και τα MXenes, είναι ακριβή, με την ομοιόμορφη παραγωγή μεγάλης κλίμακας να μην είναι ανεξιχνίαστη.
Το μέλλον των ηλεκτρολυτών υδρογέλης
Επαναφέροντας το BESS σε οικιακά, εμπορικά/βιομηχανικά και σε κλίμακα δικτύου, οι ηλεκτρολύτες υδρογέλης δεν θα αποτελέσουν βραχυπρόθεσμη επιλογή.
Παραμένουν σημαντικοί σε εξελίξεις που θα μπορούσαν να προκύψουν από τα εργαστήρια σε πρωτότυπα.
www.worldenergynews.gr
