Merivedellä toimiva akku

MIT:n spinout Open Water Powerin (OWP) tavoitteena on parantaa merkittävästi miehittämättömien vedenalaisten laitteiden (UUV) toiminta-aikaa merialueella.

Äskettäin L3 Technologiesin hankkima, OWP on kehittänyt uuden alumiini-vesi akkujärjestelmän, joka antaa UUV:lle kymmenkertaisen toiminta-ajan verrattuna perinteisten litium-ioni-akkuihin, joita käytetään samoihin tarkoituksiin.

Tehojärjestelmä voisi löytää monenlaisia käyttötarkoituksia, kuten auttaen UUV-laitteden sukeltaa syvemmälle ja pidempiä aikoja. Niitä voisi käyttää erilaisissa tutkimus ja anturijärjestelmissä. Nykyään niissä käytetään litiumakkuja, joihin liittyy useita hankaluuksia.

Open Water Powerin energiajärjestelmä on turvallisempi, halvempi ja pitkäikäisempi. Se koostuu alumiinianodista ja katodista, joka seostettu pääasiassa nikkelillä sekä elektrodien välissä olevasta alkalisesta elektrolyytistä.

Kun uusi akkujärjestelmä on sijoitettu merelle, vesi otetaan akkuun ja halkaistaan katodilla hydroksidin anioneiksi ja vetykaasuksi.

Hydroksidin anionien ollessa vuorovaikutuksessa alumiinianodin kanssa syntyy alumiinihydroksidia ja elektroneja. Sekä alumiinihydroksidi että vetykaasu ovat vaarattomia jätteitä esimerkiksi maanpäällisien moottoreiden pakokaasuihin verrattuna.

Komponentit aktivoituvat vain silloin, kun ne ovat märkiä. Kun alumiinianodi syöpyy, sen voi vaihtaa pienin kustannuksin.

Yksi suuri haaste alumiiniakuilla on, että tietyt kemiat vaikeuttavat elektronien luovuttamista piiriin. Lisäksi reaktiotuote, alumiinihydroksidi, tarttuu elektrodin pinnalla, estäen reaktion jatkumisen.

Ensimmäinen haaste voitettiin tekemällä gallium rikastettu alumiinianodi, joka onnistuneesti lahjoitti elektroneja, mutta syöpyi hyvin nopeasti. Toiseen haasteeseen kehitettiin elektrolyyttejä ja seoksia, jotka estävät parasiittisia korroosioprosesseja ja estävät alumiinihydroksidikerroksen muodostumisen anodille.

Tänä päivänä akkujärjestelmässä käytetään pumppua kierrättämään elektrolyyttiä keräämään ei-toivottua alumiinihydroksidia anodilla ja dumpaten sen räätälöityyn saostusansaan. Kun se on täynnä, ansa jätteineen ulostetaan ja korvataan automaattisesti. Elektrolyytti estää myös meren organismien kasvun akkujärjestelmän sisällä.