Puunjalostusteollisuuden sivutuotteesta hiilinanokuituja natriumioniakuille

Limerickin yliopiston (UL) tutkijoiden johtama uusi tutkimus on tunnistanut uusiutuvan puuteollisuuden sivutuotteesta uuden akkumateriaalin, joka voisi auttaa vähentämään riippuvuutta niukoista ja kalliista materiaaleista.

Advanced Materials -lehdessä julkaistu tutkimus osoittaa, kuinka sellu- ja paperiteollisuuden jätemateriaali, lignosulfonaatti, voidaan muuntaa natriumioniakkujen tehokkaiksi hiilinanokuiduiksi.

Akkujen kysynnän kasvaessa sähköajoneuvojen ja uusiutuvan energian teknologioiden yleistymisen myötä tiedemiehet etsivät yhä enemmän kestäviä vaihtoehtoja litiumioniakuille. Natrium on yksi maapallon runsaimmista alkuaineista, joten natriumioniakut ovat lupaava vaihtoehto tulevaisuuden energian varastointiin.

UL:n tutkijat kehittivät yhteistyössä Valencian yliopiston kollegoidensa kanssa vihreän kemian prosessin, jossa akkumateriaalien valmistuksessa käytetään vettä myrkyllisten liuottimien sijaan. Prosessi poistaa myös synteettisten sideaineiden ja lisäaineiden tarpeen, joita yleisesti käytetään akkujen valmistuksessa.

Tutkimusta johti Maurice N. Collins sanoi: "Tämä tutkimus osoittaa, kuinka metsä- ja paperiteollisuuden alihyödynnetty sivutuote voidaan muuntaa arvokkaaksi akkumateriaaliksi yksinkertaisella vesipohjaisella prosessilla."

"Tutkimuksen keskeinen läpimurto oli havainto, että materiaalin suorituskykyä voidaan räätälöidä hallitsemalla sen rakennetta nanotasolla. Suunnittelemalla hiilimateriaalin nanorakenteen huolellisesti pystyimme parantamaan natriumionien varastoinnin ja vapautumisen tehokkuutta latauksen ja purkauksen aikana."

Artikkelin ensimmäinen kirjoittaja, UL:n tohtoritutkija Judith Miralda-Jalle, sanoi: "Tämä tutkimus ei koskenut pelkästään uuden akkumateriaalin luomista, vaan myös sen taustalla olevan tieteen ymmärtämistä. Tutkimalla, miten hiilen kemia ja rakenne muuttuivat prosessoinnin aikana, saimme tietoa, joka voi auttaa ohjaamaan tehokkaampien ja kestävämpien materiaalien suunnittelua tulevaisuuden akuille."

Tiimi valmisti materiaalin yhdistämällä lignosulfonaattia muihin luonnosta peräisin oleviin ainesosiin luodakseen ultrapieniä kuituja. Nämä sitten muunnettiin edistyneiksi hiilirakenteiksi, jotka oli suunniteltu erityisesti energian varastointisovelluksiin.

Akkujen käytön lisäksi tutkimus voisi luoda arvokkaan uuden sovelluksen lignosulfonaatille, joka on tällä hetkellä alihyödynnetty teollisuuden sivutuote.

Tämä osoittaa, että korkean suorituskyvyn omaavia akkumateriaaleja voidaan suunnitella sekä sähkökemiallinen suorituskyky että ympäristövastuu mielessä pitäen."

Aiheesta aiemmin:

Natrium- ja sinkkiakkujen kehitystöitä

Natrium-ioniakut haastavat litiumioniakut

Natriumioniakut ja merivesi