Kutatók fenntartható új generációs akkumulátor-technológiát fejlesztettek ki
A kutatók kifejlesztettek egy új technológiát, amely lehetővé teszi a lítium elemek fenntarthatóbb alternatívákkal való felváltását.
A londoni Imperial College csapata kifejlesztett egy olyan technológiát, amely lehetővé teszi az átmenetet a lítium-ionról a nátrium-ion akkumulátorra. A szén ligninből, a papíripar hulladék melléktermékéből való előállításával a kutatók javították a nátrium-ion akkumulátorok energiasűrűségét, fenntarthatóságát és biztonságát. Az Energy and Environmental Science folyóiratban közzétett eredmények jelentős szerepet játszhatnak a zöldebb energiaforrásokra való globális átmenetben.
A lítium-ion akkumulátorokat sok elektromos készülékben használják, de a globális lítium-források gyorsan csökkennek, és a bányászati műveletek nagy szénlábnyomot hoznak létre. A nátrium-ion akkumulátorok fenntartható alternatívát kínálhatnak, amelyek optimalizálva elektromos járművekben is használhatók. A jelenlegi modellek azonban még nem érik el a lítium energiakapacitását, és bizonyos biztonsági kockázatokat jelentenek.
Az akkumulátorok energiakapacitás-növelésének kulcsa az energiatároló funkciót biztosító anódok anyagában és kialakításában rejlik. Rendkívül nagy elméleti kapacitásuk ellenére további kutatásokra van szükség a fém-nátrium-anódokkal készült elemek potenciáljának kiaknázásához és az anyag rendkívül reaktív jellegéből adódó kockázatok kezeléséhez.
A Vegyészmérnöki Tanszéken működő Titirici csoport vállalta ezt a kihívást, és megoldást dolgozott ki rá azzal, hogy a nátrium-elemekben lévő ömlesztett fémeket nátrium-lerakódott ligninszármazékokkal helyettesítette.
Magda Titirici professzor elmondta: „Izgalmas látni a lignin hasznosításának új lehetőségeit az akkumulátorágazatban, valamint az új nátrium-alapú technológiák kifejlesztésének lehetőségeit, amelyek forradalmasíthatják az elektromos járművek ágazatát nagy teljesítményű, biztonságos és fenntarthatóbb akkumulátorok létrehozásával”.
A kutatás során ligninszőnyegeket állítottak elő az „elektrospinning” néven ismert eljárással, ahol a ligninszálakat hasonló módon fonják, mint ahogyan a pókok fonják a hálójukat a természetben. A szálakat ezután karbonizálták, hogy hibákat okozzanak az anyagszerkezetben. Ezek a hibák támogatják a fém-nátrium egyenletes és stabil lerakódását, amely az energiatárolásért felelős elem, ami így megnövelt energiakapacitást eredményez.
A fém-nátrium és a speciálisan testre szabott lignin-alapú szén kombinálásával az energiakapacitás előnyei megmaradnak és kihasználódnak, míg a biztonsági kockázatok, amelyek a dendrit felhalmozódásával járnak – ami az akkumulátorok rövidzárlatát okozza -, csökkennek.
A folyamathoz kevesebb hőre van szükség a lignin karbonizálásához, mint más módszerek esetében, ami tovább csökkenti a gyártási folyamat szénlábnyomát.
A nátrium-ion akkumulátorok nagyon ígéretesek az energia területén, de korlátozott energiakapacitásuk eddig korlátozta széles körű elterjedésüket. Ez az új technológia lehetővé teszi számukra, hogy a jelenleginél sokkal szélesebb körben váltsák fel a lítium-ion akkumulátorokat, és olyan nagyméretű termékekben is használhatók legyenek, mint az elektromos járművek.
Zhen Xu, a kutatásról szóló tanulmány társszerzője hozzátette: „Kutatásaink azt mutatják, hogy a nátrium-ion akkumulátorok nagy potenciállal rendelkeznek arra, hogy jelentős szerepet játszhassanak a fenntartható energia jövőjében. Most reméljük, hogy együtt dolgozhatunk az iparággal a nátrium-ion akkumulátor technológia ipari méretű fejlesztése és új alkalmazások felfedezése érdekében. ”
A csapat tovább folytatja a technológia finomhangolását, különböző típusú akkumulátorcellákkal végez további kísérleteket.
Forrás: The Brighter Side
