Ερευνητές του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο προωθούν το νάτριο ως μια βιώσιμη εναλλακτική λύση για τις μπαταρίες - Είναι ένα ζωτικό βήμα για την καταπολέμηση της σπανιότητας και της περιβαλλοντικής ζημίας του λιθίου
Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει μπαταρίες νατρίου στερεάς κατάστασης που διατηρούν την απόδοσή τους ακόμη και σε θερμοκρασίες υπό το μηδέν.
Κατασκευασμένες από ερευνητές του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο, οι μπαταρίες θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην αντικατάσταση των συσκευών ενέργειας που βασίζονται στο λίθιο.
Οι ερευνητές αποκάλυψαν επίσης ότι το νάτριο είναι μια φθηνή, άφθονη, λιγότερο καταστροφική εναλλακτική λύση, αλλά οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης που δημιουργούν επί του παρόντος δεν λειτουργούν τόσο καλά σε θερμοκρασία δωματίου.
Η τρέχουσα έρευνα προωθεί το νάτριο ως μια βιώσιμη εναλλακτική λύση για τις μπαταρίες.
Είναι ένα ζωτικό βήμα για την καταπολέμηση της σπανιότητας και της περιβαλλοντικής ζημίας του λιθίου.
Είναι ένα από τα πολλά βήματα μπροστά.
Χημεία νατρίου
Θέρμαναν (οι ερευνητές) μια μετασταθερή μορφή υδροϊδοβορικού νατρίου μέχρι το σημείο που αρχίζει να κρυσταλλώνεται και στη συνέχεια την ψύχραναν γρήγορα για να σταθεροποιήσουν κινητικά την κρυσταλλική δομή.
Είναι μια καθιερωμένη τεχνική, αλλά δεν έχει εφαρμοστεί προηγουμένως σε στερεούς ηλεκτρολύτες.
Αυτή η εξοικείωση θα μπορούσε, στο μέλλον, να βοηθήσει στη μετατροπή αυτής της εργαστηριακής καινοτομίας σε ένα πραγματικό προϊόν, σύμφωνα με τους ερευνητές.
«Χρειαζόμαστε και τα δύο. Όταν σκεφτόμαστε τις λύσεις αποθήκευσης ενέργειας του αύριο, θα πρέπει να φανταστούμε ότι το ίδιο γιγαεργοστάσιο μπορεί να παράγει προϊόντα που βασίζονται τόσο στη χημεία του λιθίου όσο και του νατρίου. Αυτή η νέα έρευνα μας φέρνει πιο κοντά σε αυτόν τον τελικό στόχο, ενώ παράλληλα προωθεί τη βασική επιστήμη στην πορεία», δήλωσε η Y. Shirley Meng (καθηγήτρια Μοριακής Μηχανικής στην οικογένεια Liew στη Σχολή Μοριακής Μηχανικής Pritzker του Πανεπιστημίου του Σικάγο).
Η ερευνητική ομάδα τόνισε επίσης ότι οι χημικές ενώσεις νατρίου είναι ελκυστικές, ωστόσο οι στερεοί ηλεκτρολύτες νατρίου παρουσιάζουν περιορισμένη ιοντική αγωγιμότητα σε θερμοκρασία δωματίου.
Υπολογιστικά και πειραματικά δεδομένα
Η εργασία της ομάδας του UC San Diego συνδυάζει υπολογιστικά και πειραματικά δεδομένα για να αξιολογήσει τη μετασταθερότητα ενός υδριδοβορικού νατρίου και να δείξει ότι η ταχεία ψύξη από το καθεστώς κρυστάλλωσης κλειδώνει κινητικά την ορθορομβική φάση με γρήγορη κινητικότητα Na+.
Οι ερευνητές τόνισαν ότι όταν συνδυάζεται με μια κάθοδο επικαλυμμένη με στερεό ηλεκτρολύτη με βάση χλωρίδιο, αυτή η μετασταθής φάση επιτρέπει παχιές σύνθετες καθόδους με υψηλό φορτίο επιφάνειας που διατηρούν την απόδοση έως και σε θερμοκρασίες υπό το μηδέν.
Ο Sam Oh του Ινστιτούτου Έρευνας και Μηχανικής Υλικών A*STAR στη Σιγκαπούρη δήλωσε ότι «η έρευνα βοηθά να τεθεί το νάτριο σε πιο ισότιμο πεδίο ανταγωνισμού με το λίθιο για ηλεκτροχημική απόδοση».
Ο συνδυασμός αυτής της μετασταθούς φάσης με μια κάθοδο τύπου O3 που έχει επικαλυφθεί με στερεό ηλεκτρολύτη με βάση το χλωρίδιο μπορεί να δημιουργήσει παχιές καθόδους υψηλής επιφανειακής φόρτισης, γεγονός που καθιστά αυτόν τον νέο σχεδιασμό καλύτερο από τις προηγούμενες μπαταρίες νατρίου.
Σε αντίθεση με τις στρατηγικές σχεδιασμού με λεπτή κάθοδο, αυτή η παχιά κάθοδος θα συσκευάζει λιγότερα από τα ανενεργά υλικά και περισσότερο «κρέας» καθόδου, σύμφωνα με την ανακοίνωση.
«Όσο παχύτερη είναι η κάθοδος, η ποσότητα ενέργειας που διατηρείται σε μια συγκεκριμένη περιοχή βελτιώνεται», δήλωσε ο Oh.
www.worldenergynews.gr
