Transistoroitu erotinkalvo akuille

Ohion yliopistossa on suunniteltu ohut muovikalvo, joka pysäyttää ladattavien akkujen purkautumisen kun niitä ei käytetä ja mahdollistaa nopean latauksen.

Tekniikka ohjaa sitä miten varaus virtaa akun sisällä ja sen innoittajana on se miten elävät solukalvot kuljettavat proteiineja elimistössä.

Professori Vishnu-Baba Sundaresan ja tohtoriopiskelija Travis Hery kutsuvat keksintöään "ioniseksi redox transistoriksi" ja he käyttävät sitä kehittääkseen uudenlaisen akun, jossa energia varastoidaan nestemäiseen elektrolyyttiin, jonka käyttäjät voivat ladata tai tyhjentää ja täyttää sen kuin he täyttäisivät polttoainetankkia.

Akkujen kalvoerottimet mahdollistavat varauksen siirron mutta erottavat anodin ja katodin fyysisesti toisistaan. Mutta jopa parhaat akut menettävät latausta ajan myötä, sillä kalvot eivät voi täysin estää varausta vuotamasta anodin ja katodin välillä eli itsepurkautumista.

Parhaassa tapauksessa itsepurkautuminen muuntaa hitaasti osan akun sisäisestä energiasta lämmöksi eli vähittäiseksi tehon vuodoksi. Pahimmassa tapauksessa, vuoto aiheuttaa akkujen ylikuumenemisen ja jopa syttymisen tuleen.

Ilmiötä kutsutaan lämpökarkaukseksi, ja on hyvin vähän tapoja sammuttaa se, kun se käynnistyy. Mutta Sundaresan ja Hery uskovat kalvoonsa, kun sitä käytetään elektronisen ohjausyksikön kanssa, joka voi sammuttaa varausten kulun ja estää lämpöryntäyksen kun se käynnistyy.

Kun akku latautuu tai purkautuu, älykalvon johtava polymeeri kutistuu laajentaen aukkoja. Kun akku ei ole käytössä, polymeeri turpoaa ja sulkee ionien kulkuaukkoja.

Laboratoriokokeissa, insinöörit totesivat, että heidän kalvo ohjaa luotettavasti latausta ja purkamista akuissa. Se saa käyttötehonsa litiumin, natriumin ja kaliumin ioneista. Kalvo mahdollistaa akun toimia normaalisti, mutta vähentäen varaushäviön nollaan, kun akut eivät ole käytössä. Samalla tekniikalla voitaisiin estää purkautumista myös superkonkissa.

Se mitä Sundaresan ja Hery eniten haluaisivat tehdä, on käyttää kalvoaan perustana uuden tyyppiselle akulle. He työskentelevät kootakseen ns. redox virtausakun, jossa elektrolyytti pumpataan anodista katodiin tuottamaan energiaa, jossa heidän älykäs kalvo luo niin sanotun "redox transistori akun".