Vanhassa vara parempi

Professori Dag Noreus ja tohtori Yang Shen käsissään Nilar AB:n akkuelementti.

Tukholman yliopiston tutkijat ovat kehittäneet menetelmän nikkelimetallihydridiakkujen käyttöiän moninkertaistamiseksi.

Uusi menetelmä mahdollistaa myös helpon kierrätyksen, toisin kuin muut akut, jotka on sulatettava kierrätykseen kelpaaviksi.

Nikkelimetallihydridiin (NiMH) perustuvat akut, joissa on vesipitoinen elektrolyytti, ovat sekä ympäristöystävällisiä että turvallisia.

NiMH-akku on kehitetty nikkeli-vetyakusta (NiH2). Sillä on parempi käyttöikä verrattuna muihin akkutyyppeihin ja siksi niitä käytetään esimerkiksi satelliiteissa. Näiden rakenteet ovat kuitenkin epäkäytännöllisesti suuria, koska vety varastoidaan kaasusäiliöihin.

NiMH-akut voidaan tehdä paljon pienemmiksi, koska vety varastoidaan metalliseos/metallihydridissä, jonka vetytiheys on sama kuin nestemäisen vedyn. Mutta käytön myötä metalliseos syöpyy hitaasti ja kuluttaa akun vesipohjaista elektrolyyttiä. Korroosio puolestaan häiritsee akun elektrodien välistä tasapainoa.

Tutkimusryhmä havaitsi, että he voisivat vastustaa ikääntymisprosessia lähes täydellisesti happea lisäämällä, mikä palauttaa kadonneen elektroditasapainon ja korvaa menetettyä elektrolyyttiä.

Tämä voidaan tehdä helposti Nilar-yhitön erityisessä akkurakenteessa, koska kaikki kennot jakavat saman kaasutilan. Oikea tasapaino happea ja vetyä saavuttaa käyttöiän, joka ylittää kaikki nykyiset akkutyypit.

Uusi akkuteknologia on merkittävä askel fossiilivapaalle yhteiskunnalle. ”Juuri nyt Ruotsi on maailman johtava ladattavien NiMH-paristojen segmentissä”, sanoo Yang Shen, jonka väitöskirja oli keskeinen osa tutkimusta.

Uuden teknologian innoittamana syntyi uusi NiMH-akku, jota valmistaa Nilar AB Gävlestä. Toyota Prius -hybridiauto on yksi tunnetuimmista NiMH-akkujen soveltajista kuluttajatasolla.

Muutos paristoista akuiksi

Tukholman yliopiston tutkijat ovat kehittäneet myös ei-ladattavista alkalipattereista ladattavan version.

Tavalliset alkaliparistot hyödyntävät tavallisesti sinkkiä ja mangaanidioksidia. Mangaanidioksidiin tekemän muutoksen ansiosta tutkijat saattoivat ryhtyä tuottamaan ladattavia alkalipareja.

”Tulevaisuuden suurten akkujen tuotannossa materiaalin saatavuus punnitaan akun suorituskykyä vasten. Maailmassa on hyvät mahdollisuudet käyttää rautaa, mangaania ja sinkkiä. Tämä on ehdoton vaatimus todella suuren mittakaavan akkutuotannolle”, toteaa työtä ohjannut professori Dag Noréus.

Uuden ladattavan akun prototyypeillä on vakio akkukapasiteetti ensimmäisten 200 lataus/purkaussyklin aikana, mutta noin 50 prosenttia kapasiteetista häviää 2000 syklin jälkeen.

”Tämä on hyvä verrattuna muihin akkuihin. Ja olemme juuri uuden akkukemian alussa; tulevien tapahtumien odotetaan parantavan elinaikaodotetta jatkuvasti”, toteaa väitöskirjatutkija Mylad Chamoun.

”On tärkeää huomata, että kemia on halpaa. Tekniikka voittaa loppujen lopuksi, jos verrataan muihin tekniikoihin. Kun tarkastellaan varastoitua energiaa parhaat litiumioniakut kustantavat 200–250 euroa kilowattitunnilta ja lyijyakut 100–150 euroa kilowattitunnilta. Meidän kustannusanalyysi viittaa siihen, että laskeudumme luultavasti 20–40 euroon kilowattitunnilta”, Mylad Chamoun jatkaa.

Mylad Chamoun on myös yksi Enerpoly-yhtiön perustajista, jotka kaupallistavat uuden ladattavan akun. Hän korostaa, että vesipohjaisen akun kemian edut ovat turvallisuus ja ympäristöystävällisyys.

”Tavanomaisissa alkaliparistojen myötä on jo olemassa raaka-aineiden, sinkin ja mangaanin tuotannon ja kierrätyksen teolliset rakenteet”, toteaa Mylad Chamoun Tukholman yliopiston tiedotteessa.

Edullisista akkutekniikoista:

Akkuja uusiutuvalle energialle