Μια σταγόνα νερού αλλάζει την επιστήμη των μπαταριών, καθώς επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Surrey ανακάλυψαν μια απλή τροποποίηση που θα μπορούσε να ενισχύσει την απόδοση των μπαταριών ιόντων νατρίου, αφήνοντας νερό μέσα σε ένα βασικό εξάρτημα αντί να το αφαιρεί.
Φθηνότερη λύση στην αποθήκευση
Αυτή η ανακάλυψη θα μπορούσε να βοηθήσει στην πιο πράσινη, φθηνότερη και πιο αποτελεσματική αποθήκευση ενέργειας με την εκπληκτική δυνατότητα μετατροπής του θαλασσινού νερού σε πόσιμο νερό. Σε αντίθεση με την τεχνολογία ιόντων λιθίου, η οποία κυριαρχεί επί του παρόντος στην αγορά αποθήκευσης ενέργειας και βασίζεται σε ακριβά, περιβαλλοντικά επιβλαβή υλικά, το νάτριο είναι πολύ πιο άφθονο και ευρέως διαθέσιμο.
Ωστόσο, η δημιουργία μπαταριών ιόντων νατρίου που μπορούν να ανταγωνιστούν στην απόδοση αποτελεί εδώ και καιρό μια πρόκληση. Οι ερευνητές έδειξαν ότι ένα υπάρχον υλικό με βάση το νάτριο, το οξείδιο του νατρίου-βαναδίου, αποδίδει σημαντικά καλύτερα όταν διατηρείται το νερό που περιέχει φυσικά.
Το υλικό, που ονομάζεται νανοδομημένο ένυδρο βαναδικό νάτριο (NVOH), αποθηκεύει περισσότερο φορτίο, φορτίζει πιο γρήγορα και παραμένει σταθερό για πάνω από 400 κύκλους φόρτισης. Σε δοκιμές, η «υγρή» έκδοση του NVOH είχε σχεδόν διπλάσιο φορτίο από τα τυπικά υλικά ιόντων νατρίου, κατατάσσοντάς το ανάμεσα στις καθόδους με την καλύτερη απόδοση που έχουν αναφερθεί μέχρι σήμερα.
Επανεξέταση των υποθέσεων για τις μπαταρίες
«Τα αποτελέσματά μας ήταν εντελώς απροσδόκητα. 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», δήλωσε ο Δρ Daniel Commandeur, Surrey Future Fellow.
«Το υλικό έδειξε πολύ ισχυρότερη απόδοση και σταθερότητα από την αναμενόμενη και θα μπορούσε ακόμη και να δημιουργήσει συναρπαστικές νέες δυνατότητες για τον τρόπο χρήσης αυτών των μπαταριών στο μέλλον».
Η ερευνητική ομάδα εξέτασε επίσης τον τρόπο με τον οποίο συμπεριφέρεται το υλικό σε αλμυρό νερό, ένα από τα πιο απαιτητικά περιβάλλοντα που είναι δυνατόν.
Τα αποτελέσματα της μελέτης
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι συνέχισε να λειτουργεί αποτελεσματικά ενώ αφαιρούσε νάτριο από το διάλυμα, καθώς ένα ηλεκτρόδιο γραφίτη εξήγαγε χλωρίδιο, μια διαδικασία γνωστή ως ηλεκτροχημική αφαλάτωση.
«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 το να αποθηκεύουν απλώς ενέργεια — θα μπορούσαν επίσης να βοηθήσουν στην απομάκρυνση του αλατιού από το νερό», δήλωσε ο Δρ Commandeur.
Μακροπρόθεσμα, αυτό σημαίνει ότι θα μπορούσαμε να σχεδιάσουμε συστήματα που χρησιμοποιούν θαλασσινό νερό ως έναν εντελώς ασφαλή, ελεύθερο και άφθονο ηλεκτρολύτη, ενώ παράλληλα παράγουν γλυκό νερό ως μέρος της διαδικασίας.»
Ασφαλέστερες, κλιμακούμενες, βιώσιμες
Αυτή η ανακάλυψη θα μπορούσε να επιταχύνει την ανάπτυξη μπαταριών ιόντων νατρίου ως βιώσιμη εναλλακτική λύση στην τεχνολογία με βάση το λίθιο. Η χρήση άφθονων, χαμηλού κόστους υλικών καθιστά αυτές τις μπαταρίες ασφαλέστερες και πιο βιώσιμες, με πιθανές εφαρμογές που κυμαίνονται από την αποθήκευση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στο δίκτυο έως την τροφοδοσία ηλεκτρικών οχημάτων.
Η προσέγγιση της ομάδας του Surrey απλοποιεί επίσης τη διαδικασία κατασκευής μπαταριών νατρίου υψηλής απόδοσης, φέρνοντας ένα βήμα πιο κοντά την αποθήκευση ενέργειας μεγάλης κλίμακας, εμπορικά βιώσιμη. Διατηρώντας το νερό στο υλικό NVOH, οι ερευνητές έχουν αποκαλύψει ένα διπλό όφελος: βελτιωμένη απόδοση μπαταρίας και δυνατότητα ηλεκτροχημικής αφαλάτωσης, ανοίγοντας το δρόμο για τεχνολογίες μπαταριών πολλαπλών χρήσεων.
Με αυτά τα ευρήματα, οι μπαταρίες ιόντων νατρίου μπορούν επιτέλους να αμφισβητήσουν την κυριαρχία των ιόντων λιθίου, συμβάλλοντας παράλληλα σε καθαρότερες ενεργειακές λύσεις και αντιμετωπίζοντας την έλλειψη γλυκού νερού.
www.worldenergynews.gr
