Chińczycy rozbili akumulatorowy bank. Ich ogniwo bije rekordy

Chodzi o technologię ogniw przepływowych służących do magazynowania energii. Cząsteczki organiczne znane jako ORAM posłużyły Chińczykom do stworzenia wodnych baterii przepływowych, o których piszą na łamach Nature Sustainability. Kluczowy aspekt publikacji? To, że przy 850 cyklach testowane urządzenia zachowały aż 99,95% swojej pierwotnej pojemności. 

Czytaj też: Zużyte panele słoneczne źródłem cennego surowca. Można odzyskać go aż 99 procent

Podstawę tak genialnego wyniku stanowiło wdrożenie cząsteczek organicznych, które nie były dotychczas stosowane. Tym sposobem powstała tzw. bateria przepływowa redoks, w której prąd powstaje z udziałem składników rozpuszczonych w cieczach znajdujących się po przeciwnych stronach membrany. Takie podejście zapewnia niskie koszty działania oraz możliwość skalowania mocy.

Oczywiście nie jest to technologia idealna, czego można się domyślić po jej relatywnie niskiej popularności. Na taki stan rzeczy wpływa przede wszystkim niska energia cyklu oraz konieczność stosowania trudno dostępnych składników, między innymi wanadu. W konsekwencji opisywane akumulatory zajmowały dość niszową pozycję na rynku magazynowania energii.

Ogniwo przepływowe stworzone przez chińskich naukowców cechuje się bardzo wysoką stabilnością i żywotnością

Jednym ze sposobów na zmianę takiego stanu rzeczy mogłoby być wykorzystanie w produkcji łatwiej dostępnych, a co za tym idzie – tańszych substancji. Materiały organiczne okazały się idealnymi kandydatami w tym zakresie. W przypadku wodnych organicznych baterii przepływowych problemem były wspomniane cząstki nazywane ORAM. Są one bowiem podatne na dezaktywację będącą następstwem reakcji bez udziału obojętnego gazu.

Konsekwencje były poważne i obejmowały spadek pojemności urządzeń oraz skrócenie ich żywotności. Na szczęście badacze z Chin przeprowadzili analizy, które dostarczyły im sposobów na wyjście z sytuacji obronną ręką. Postawili na pochodne naftalenu z aktywnymi grupami hydroksylowymi. To, wraz z wykorzystaniem tzw. rusztowań czy też szkieletów dimetyloaminowych, doprowadziło do uzyskania stabilności w warunkach otoczenia. Tym samym pojawiła się możliwość skutecznego stosowania w wodnych organicznych bateriach przepływowych.

Czytaj też: Przełom w tworzeniu nowych materiałów. Naukowcy obserwują zachowanie nanocząstek

Rezultaty wprowadzonych zmian są naprawdę godne pozazdroszczenia. W przypadku wystawienia na działanie powietrza testowany akumulator był w stanie działać przez 600 cykli, czyli mniej więcej 22 dni. W tym okresie nie doszło do spadku wydajności ani pojemności. Z kolei w obecności elektrolitu stabilność utrzymywała się przez 850 cykli, czyli około 40 dni. Przy pojemności 330 Ah prototypowe urządzenia zapewniły utrzymywanie 99,95 procent pojemności. Nowe i skuteczne, a przy tym tanie sposoby magazynowania energii są na wagę złota. Takie postępy przełożą się na postępy technologii opartych na odnawialnych źródłach.