Batéria, ktorá vydrží viac ako desaťročie

Jednou z nevýhod energie z obnoviteľných zdrojov je jej skladovanie. V súčasnosti sa na tieto účely hojne využívajú lítiovo-iónové batérie, ktoré však majú obmedzenú životnosť a sú nákladné. Preto vedci hľadajú alternatívy, s jednou prišiel tím z Harvardu.

Prietokové batérie

Princíp prietokových batérií spočíva v tom, že elektrickú energiu akumulujú v externých nádržiach s tekutinou. Náboj sa uskladňuje v podobe pozitívne nabitého a negatívne nabitého elektrolytu v oddelených nádržiach.

Elektrina vznikne splynutím týchto dvoch roztokov.

Problémom súčasných prietokových batérií zvyčajne je, že časté cykly nabitia a vybitia znížia ich výkon pri uskladňovaní energie. Na obnovenie výkonu je potrebná pravidelná údržba elektrolytu.

Dlhšia životnosť a nižšia cena

Tímu vedcov z Hravardu sa podarilo upraviť štruktúry molekúl používaných v pozitívne a negatívne nabitých elektrolytických roztokoch tak, aby boli rozpustné vo vode. Na tomto princípe vznikla batéria, ktorej výkon sa po tisícke cyklov zmenší iba o jedno percento.

Vedúci výskumu Michael Aziz hovorí, že lítiovo-iónové batérie sa tisícich cyklov vybitia a nabitia nedožijú.

Vďaka tomu, že elektrolyty sú rozpustné vo vode, by spotrebitelia mohli podobnú batériu umiestniť napríklad do pivníc.

„Keby sa roztok náhodou vylial, podlahe by neublížil a keďže je nekorozívny, na výrobu rôznych prvkov batérie sa dajú použiť lacné materiály, ako nádrže a čerpadlá,“ dodáva profesor Roy Gordon.

Zníženie nákladov v tomto prípade hrá kľúčovú rolu – keby sa podarilo skonštruovať batériu, ktorá by uskladňovala energiu za menej ako 100$ za kilowatthodinu, uskladnená veterná a solárna energia by bola schopná konkurovať elektrine vyrobenej v tradičných elektrárniach.

Kľúčom bol ferocén

Prvým krokom, ktorý vedci museli urobiť, bolo zistiť, prečo predošlé molekuly v neutrálnych roztokoch tak rýchlo strácali na kvalite. Eugene Beh, ktorý prvý prišiel so štúdiou, najprv zistil, ako sa v negatívne nabitom elektrolyte rozkladá molekula viologén.

Následne upravil jej štruktúru a urobil ju odolnejšou.

V ďalšej fáze sa vedci pre pozitívne nabitý elektrolyt rozhodli použiť ferocén – molekulu, ktorá je známa svojimi elektrochemickými vlastnosťami. Skvele uchováva náboj, no nie je rozpustný vo vode. Predtým sa využíval v iných batériách s organickými rozpúšťadlami, ktoré boli však horľavé a drahé.

Pridaním funkčnej skupiny rovnakého druhu akú má viologén sa vedcom podarilo premeniť túto molekulu na dobre rozpustnú vo vode a nepodliehajúcu degradácii pri cyklickom vybíjaní a dobíjaní.

Neutrálne pH by malo prispieť k zníženiu nákladov na membránu, ktorá oddeľuje dve časti batérie. Na výrobu väčšiny súčasných prietokových batérií sa používajú drahé polyméry, aby odolali agresívnym chemickým reakciám, ktoré sa vo vnútri batérie odohrávajú.

Tie môžu tvoriť až tretinu celkovej ceny zariadenia. Keďže v prípade tejto novej batérie sa na oboch stranách membrány nachádza v princípe slaná voda, drahé polyméry môžu nahradiť lacné uhľovodíky.

© PROPERTY & ENVIRONMENT s. r. o. Autorské práva sú vyhradené a vykonáva ich vydavateľ.