Литиум-јонските батерии се сеприсутни денес, но тоа не значи дека тие се најдоброто решение за сите области на примена. Технолошкиот универзитет – Виена сега успеа да развие кислородно-јонска батерија која има некои важни предности. Иако не дозволува толку висока енергетска густина како литиум-јонската батерија, нејзиниот капацитет за складирање не се намалува неповратно со текот на времето: може да се регенерира и на тој начин може да овозможи исклучително долг работен век.
Покрај тоа, кислородно-јонските батерии можат да се произведуваат без ретки елементи и се направени од незапаливи материјали. Пријавата за патент за новата идеја за батерии е веќе поднесена заедно со партнери за соработка од Шпанија. Кислород-јонската батерија може да биде одлично решение за големи системи за складирање енергија, на пример за складирање електрична енергија од обновливи извори.
Керамичките материјали како ново решение
„Имаме големо искуство со керамички материјали кои можат да се користат за горивни ќелии подолго време“, вели Александар Шмид од Институтот за хемиски технологии и аналитика во ТУ Виена. „Тоа ни даде идеја да истражиме дали таквите материјали би можеле да бидат погодни и за правење батерија“.
Керамичките материјали што ги проучувал тимот на TU Wien можат да апсорбираат и ослободат двојно негативно наелектризирани кислородни јони. Кога се применува електричен напон, кислородните јони мигрираат од еден керамички материјал во друг, по што може да се натераат повторно да мигрираат назад, со што се генерира електрична струја.
„Основниот принцип е всушност многу сличен на литиум-јонската батерија“, вели проф. Јирген Флеиг. „Но, нашите материјали имаат некои важни предности. Керамиката не е запалива – така што пожарните несреќи, кои постојано се случуваат со литиум-јонски батерии, практично се исклучени. Покрај тоа, нема потреба од ретки елементи, кои се скапи или можат да се извлечат само на еколошки штетен начин.
„Во овој поглед, употребата на керамички материјали е голема предност бидејќи тие можат многу добро да се прилагодат“, вели Тобиас Хубер. „Можете да замените одредени елементи кои тешко се добиваат со други релативно лесно. Прототипот на батеријата сè уште користи лантан – елемент кој не е баш редок, но не е ни сосема вообичаен. Но, дури и лантанот треба да се замени со нешто поевтино, а истражувањата за тоа веќе се во тек. Кобалтот или никелот, кои се користат во многу батерии, воопшто не се користат.
Висок животен век
Но, можеби најважната предност на новата технологија на батерии е нејзината потенцијална долговечност: „Кај многу батерии, имате проблем што во одреден момент носителите на полнење повеќе не можат да се движат“, вели Александар Шмид. „Тогаш тие повеќе не можат да се користат за производство на електрична енергија, капацитетот на батеријата се намалува. По многу циклуси на полнење, тоа може да стане сериозен проблем“.
Кислород-јонската батерија, сепак, може да се регенерира без никакви проблеми: ако кислородот се изгуби поради несакани реакции, тогаш загубата едноставно може да се компензира со кислород од амбиенталниот воздух.
Новиот концепт на батерии не е наменет за паметни телефони или електрични автомобили, бидејќи кислород-јонската батерија постигнува само околу една третина од густината на енергијата на која се користи од литиум-јонските батерии и работи на температури помеѓу 200 и 400 °C. Технологијата сепак е исклучително интересна за складирање на енергија.
„Ако ви треба голема единица за складирање енергија за привремено складирање на сончевата или енергијата на ветерот, на пример, кислородно-јонската батерија може да биде одлично решение“, вели Александар Шмид. „Ако изградите цела зграда полна со модули за складирање енергија, помалата густина на енергија и зголемената работна температура не играат одлучувачка улога. Но, силните страни на нашата батерија ќе бидат особено важни таму: долгиот работен век, можноста за производство на големи количини на овие материјали без ретки елементи и фактот дека нема опасност од пожар со овие батерии“.
Трудот е објавен во списанието Advanced Energy Materials.
Извор: https://techxplore.com/
