Vetyä ja polymeeriä akkuihin

Genki Kobayashin johtamat tutkijat Riken Cluster for Pioneering Researchissa Japanissa ovat kehittäneet kiinteän elektrolyytin hydridi-ionien (H−) kuljettamiseen huoneenlämpötilassa.

Tämä läpimurto tarkoittaa, että vetypohjaisten kiintoaineakkujen ja polttokennojen edut ovat käytännössä saavutettavissa. Niitä ovat mm. parantunut turvallisuus, tehokkuus ja energiatiheys, jotka ovat välttämättömiä kohti käytännöllistä vetypohjaista energiataloutta.

Vetypohjaisten akkujen ja polttokennojen rakenne on monimutkainen ja kallis.

Ongelmien voittamiseksi tutkijat ovat kamppailleet löytääkseen tavan johtaa negatiivisia hydridi-ioneja kiinteiden materiaalien läpi, erityisesti huoneenlämpötilassa.

"Nyt olemme saavuttaneet todellisen virstanpylvään", Kobayashi sanoo. "Tuloksemme on ensimmäinen osoitus hydridi-ioneja johtavasta kiinteästä elektrolyytistä huoneenlämpötilassa."

Ryhmä oli kokeillut lantaanihydridejä useista syistä: vety voidaan vapauttaa ja siepata suhteellisen helposti, hydridi-ionien johtavuus on erittäin korkea, ne voivat toimia alle 100 °C:ssa ja niillä on kiderakenne.

"Lyhyellä aikavälillä tulokset tarjoavat materiaalisuunnittelun suuntaviivat hydridi-ioneja johtaville kiinteille elektrolyyteille", Kobayashi sanoo. "Pitkällä aikavälillä uskomme, että tämä on käännekohta akkujen, polttokennojen ja elektrolyyttikennojen kehityksessä, jotka toimivat vetyä käyttäen."

Myös polymeeri-ilma akkujen tutkimus etsii edistyneitä energian varastointiratkaisuja

Polymeeri-ilma akut kohtaavat usein vakauteen, kinetiikkaan ja johtavuuteen liittyviä haasteita. Vastauksena Texas A&M -yliopiston tohtori Jodie Lutkenhaus on kehittänyt menetelmän käyttää polymeeriä anodina näissä akuissa. Kumppaneineen Lutkenhaus toi esiin kuinka ajatellut polymeerit varastoivat ja vaihtavat varauksen elektrolyytin kanssa.

"Katodi reagoi ilman hapen kanssa täydentääkseen piirin. Kohdistimme erityisesti konjugoidun polymeerin käyttöä anodilla, jolla on jäykkä runkorakenne", Lutkenhaus sanoo yliopistonsa tiedotteessa.

Nämä ominaisuudet tekevät polymeeristä sekä johtavan että vakaan, mikä mahdollistaa tarvittavat palautuvat reaktiot, joita tarvitaan toistuvassa lataamisessa ja purkamisessa, hän jatkaa.

"Polymeeri-ilma -akku tarjoaa vaihtoehtoisen tavan varastoida energiaa verrattuna esimerkiksi metalli-ilma-akkuihin", Lutkenhaus sanoi. "Polymeeri-ilma-akulla on korkea energian varastointikapasiteetti ja erittäin pitkä käyttöikä," Lutkenhaus toteaa.

Aiheesta aiemmin:

Neljän elektronin litium-ilma akku

Akkuja alumiinista ja polymeereistä

Kiinnostavat ilma-akut