Obawy związane z niedoborem, wysokimi cenami i bezpieczeństwem związanym z długotrwałym użytkowaniem akumulatorów litowo-jonowych skłoniły zespół naukowców z Rensselaer Polytechnic Institute do zaproponowania bardziej ekologicznej, wydajniejszej i tańszej alternatywy magazynowania energii.
Badania opublikowane w Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) dowodzą, że jony wapnia mogą być używane jako alternatywa dla akumulatorów litowo-jonowych. Odkrycia mogą utorować drogę do powstania ekonomicznego i wysokowydajnego akumulatora jonowo-wapniowego. Wapń występuje w przyrodzie w dużych ilościach i jest tani.
– Zdecydowana większość produktów akumulatorowych jest oparta na technologii litowo-jonowej, która jest złotym standardem pod względem wydajności – powiedział dr Koratkar. – Jednak piętą achillesową technologii litowo-jonowej jest koszt. Lit jest ograniczonym zasobem na planecie, a jego cena drastycznie wzrosła w ostatnich latach. Pracujemy nad niedrogą, wielkoskalową, bezpieczną i zrównoważoną chemią akumulatorów, która wykorzystuje jony wapnia w wodnym elektrolicie na bazie wody – dodaje.
Podczas gdy większy rozmiar i wyższa gęstość ładunku jonów wapnia w stosunku do litu zaburza kinetykę dyfuzji i stabilność cykliczną, dr Koratkar i jego zespół oferują struktury tlenkowe zawierające duże otwarte przestrzenie (kanały heptagonalne i heksagonalne) jako perspektywiczne rozwiązanie. W ich pracy zademonstrowano wodny akumulator jonowo-wapniowy wykorzystujący rombowe i trygonalne polimorfy tlenku molibdenowo-wanadowego (MoVO) jako nośnika jonów wapnia.
Zespół wykazał, że jony wapnia mogą być szybko wprowadzane i ekstrahowane z materiału, przy czym te tunele działają jak „przewody” do odwracalnego i szybkiego transportu jonów, a odkrycia wskazują, że MoVO zapewnia jedną z najlepszych zgłoszonych dotychczas wydajności przechowywania jonów wapnia.
Baterie wapniowo-jonowe mogą w nie tak odległej przyszłości, zastąpić technologię litowo-jonową. Praca naukowców może doprowadzić do powstania nowej klasy wysokowydajnych akumulatorów na bazie wapnia, które wykorzystują niedrogie i obfite zasoby Ziemi. Takie baterie mogą znaleźć szerokie zastosowanie w elektronice przenośnej i konsumenckiej, pojazdach elektrycznych, a także w sieciach i magazynowaniu energii odnawialnej.
O Rensselaer Polytechnic Institute
Założony w 1824 r. Rensselaer Polytechnic Institute jest pierwszą technologiczną uczelnią badawczą w Ameryce. Rensselaer obejmuje pięć szkół, ponad 30 ośrodków badawczych, ponad 140 programów akademickich. Dzięki prawie 200-letniemu doświadczeniu w rozwijaniu wiedzy naukowej i technologicznej, Rensselaer koncentruje się na rozwiązywaniu globalnych wyzwań w duchu pomysłowości i współpracy.
Źródło: Rensselaer Polytechnic Institute
Zaprenumeruj Magazyn Fotowoltaika
