Rikkikemiaa akuille ja vedyntuottoa vihreästi

Rikkiakkujen uudelleenlatauskertojen määrä voi lähitulevaisuudessa kaksinkertaistua Adelaiden yliopiston tutkijoiden tekemän akkuteknologian tieteellisen edistyksen ansiosta.

"Olemme suunnitelleet erittäin tehokkaan elektrodimateriaalin katalysoimaan akkureaktiota ja parantamaan metalli-rikkiakkujen kestävyyttä", sanoo Adelaiden yliopiston professori Shizhang Qiao, energia- ja katalyysimateriaalikeskuksen johtaja.

"Metalli-rikkiakut ovat johtava ehdokas seuraavan sukupolven energian varastointilaitteille, joilla on alhaisemmat kustannukset ja korkea energiatiheys.

"Mutta yleensä ne kärsivät huonosta työjaksokestävyydestä – niiden latauskertojen määrälle on rajallinen määrä. "Uusi rikkimetalliakkumme voidaan ladata ja purkaa vähintään 10 000 kertaa."

Professori Qiaon tiimin työ avaa tien uuden sukupolven metallirikkiakkuihin, jotka voisivat varastoida painon mukaan vähintään kaksi kertaa enemmän energiaa kuin nykyiset litiumioniakut. Natrium-rikkiakuissa käytetyt materiaalit ovat ympäristöystävällisiä.

"Löydökset lupaavat tehdä metallirikkiakuista teknisesti ja taloudellisesti realistisen lähestymistavan energian varastointiteollisuudelle 5-10 vuodessa."

Oregon Staten tutkijat kehittävät puolestaan katalyyttejä puhtaan vedyn tuotantoon. Katalyyttien suunnittelua koskeva tutkimus osoitti, että vetyä voidaan tuottaa puhtaasti tehokkaammin ja halvemmalla kuin nykyisillä kaupallisesti saatavilla katalyyteillä.

Vedyn tuottaminen jakamalla vettä sähkökemiallisen katalyyttisen prosessin avulla on puhtaampaa ja kestävämpää mutta vihreämmän tekniikan hinta on este markkinoilla.

Helpottaessaan reaktioprosesseja katalyytit kokevat usein rakenteellisia muutoksia, sanoo tutkimuksia johtanut Zhenxing Feng. Erityisesti peruuttamattoman uudelleenjärjestelyn uskotaan heikentävän katalyytin stabiilisuutta ja katalyyttisen aktiivisuuden menettämiseen.

Tutkijat selvittivät katalyyttien uudelleenjärjestelyä reaktioissa ja manipuloivat sitten niiden pintarakennetta ja koostumusta atomimittakaavassa saavuttaakseen erittäin tehokkaan katalyyttisen prosessin vedyn tuottamiseksi.

Tutkitun amorfiseen iridiumhydroksidiin perustuvan katalyytin aktiivisen faasin tehokkuus oli 150 kertaa suurempi kuin sen alkuperäinen perovskiittirakenne ja lähes kolme suuruusluokkaa parempi kuin tavallinen kaupallinen katalyytti, iridiumoksidi.

"Löysimme ainakin kaksi materiaaliryhmää, joissa tapahtuu peruuttamattomia muutoksia ja jotka kuitenkin osoittautuivat huomattavasti paremmiksi katalyyteiksi vedyn tuotannossa", Feng sanoo. "Tämä voi auttaa meitä tuottamaan vetyä 2 dollarilla kilogrammalta ja lopulta 1 dollarilla kilogrammalta. Se olisi halvempaa kuin nykyisten teollisuudenalojen saastuttava prosessi.

Aiheista aiemmin

Läpimurtoja rikki-akkujen tutkimuksissa

Tehokas litium-rikki akku

Katalyyttejä yhdellä atomilla ja ferrosähköllä