Suuria eroja varastointikapasiteeteissa havaittiin vesipohjaisissa akuissa Yhdysvaltain energiaministeriön ja National Science Foundationin rahoittamassa hankkeessa. Tämän löydön avulla on mahdollista saada pian litiumittomia akkuja.
Texasin A&M-yliopiston tutkijat havaitsivat 1000 %:n eron metallittomien vesipohjaisten akkuelektrodien varastointikapasiteetissa . Nämä ovat ainutlaatuisia akkuja verrattuna litiumioniakkuihin.
Tutkijat haluavat keskittyä tämän tyyppisiin akkuihin saadakseen paremman hallinnan kotimaisiin toimitusketjuihin. Mahdolliset tulipalot voidaan välttää näillä akuilla, koska niillä on turvallisempi kemia.
Professori Lütkenhausin mukaan vesipattereissa on elektrodi, anodi ja katodi. Katodit ja anodit ovat polymeerejä ja varastoivat energiaa. Elektrolyytit sekoitetaan veden ja orgaanisten suolojen kanssa.
Se on vuorovaikutuksessa elektrodien kanssa ja on avain energian varastointiin ja ionien johtamiseen. Konjugoimattomat radikaalit ja redox-aktiiviset polymeerit ovat parhaita ehdokkaita metallittomiin vesipohjaisiin akkuihin . Polymeereillä on nopea redox-kinetiikka ja korkea purkausjännite. Tämä tekee reaktiosta monimutkaisen ja vaikean.
Kemiantekniikan professori Dr. Jodie Lutkenhaus sanoi: "Akkupaloja ei enää olisi, koska ne ovat vesipohjaisia. Tulevaisuudessa, jos materiaalipulan ennustetaan olevan, litiumioniakkujen hinta nousee huomattavasti."
Jos meillä on tämä vaihtoehtoinen akku, voimme kääntyä tämän kemian puoleen, jossa tarjonta on paljon vakaampaa, koska voimme valmistaa niitä täällä Yhdysvalloissa ja materiaalit niiden valmistamiseksi ovat täällä.
"Jos elektrodi turpoaa liikaa syklin aikana, se ei pysty johtamaan elektroneja kovin hyvin ja menetät kaiken suorituskyvyn", hän sanoi. "Uskon, että energian varastointikapasiteetissa on 1 000 % ero riippuen elektrolyyttivalinnasta turpoamisvaikutusten vuoksi."
Muut projektin tutkijat mainitsivat: "Osoitamme redox-reaktion luonteen tutkimalla vaihtelevia kao-/kosmotrooppisia vesielektrolyyttejä sähkökemiallisen kvartsikidemikrovaa'an avulla ja dissipaatiota seuraten useilla eri aikaskaaloilla."
Tarkistaakseen, toimiiko akun katodi paremmin tiettyjen suolojen läsnä ollessa, tutkijat tarkkailivat prosessia makroskooppisesti . He mittasivat, kuinka paljon vettä ja suolaa tarkalleen ottaen menee akkuun sen toiminnan aikana.
Kemian apulaisprofessori, tohtori Daniel Tabor , sanoi: "Teoria ja kokeilu työskentelevät usein tiiviisti yhdessä näiden materiaalien ymmärtämiseksi. Yksi uusista asioista, joita teemme laskennallisesti tässä artikkelissa, on se, että lataamme elektrodin useisiin varaustiloihin ja katsomme, miten ympäristö reagoi tähän lataukseen."
Teimme sen selittääksemme, mitä on havaittu kokeellisesti. Tämän uuden energian varastointitekniikan ansiosta tämä on askel kohti litiumia sisältämättömiä akkuja.
Meillä on parempi molekyylitason kuva siitä, mikä saa jotkut akkuelektrodit toimimaan paremmin kuin toiset, ja tämä antaa meille vahvan todisteen siitä, missä mennään eteenpäin materiaalisuunnittelussa.â€
Vesipohjaisten akkujen tallennuskapasiteetin suurien erojen havaitseminen on käännekohta. Pian meillä on litiumvapaita akkuja.
Lähde: Nature Materials
