Vetytoiminen protoakku

Pienen massansa ja korkean redox-potentiaalinsa ansiosta vedyn hydridi-ioneja (H⁻) pidetään lupaavina varauksenkuljettajina seuraavan sukupolven sähkökemiallisissa laitteissa.

Hydridi-ioneilla on myös suuri elektronitiheys, ja ne ovat helposti polarisoituvia ja erittäin reaktiivisia – mikä tekee niistä lupaavan energiankantajan. Siksi esimerkiksi hydridi-ioni-akku on tärkeä tutkimussuunta puhtaan energian alalla.

Aivan kuin litium-ioni akku, hydridi-ioni akku hyödyntää hydridi-ionien liikettä energian varastointiin ja vapauttamiseen. Tällainen akku on kuitenkin aiemmin rajoittunut konseptivaiheeseen sopivien elektrolyyttimateriaalien puutteen vuoksi. Näillä materiaaleilla tulisi olla korkean ionijohtavuus, matalan elektronien johtavuus, hyvä terminen ja sähkökemiallinen vakaus sekä olla yhteensopivia elektrodimateriaalien kanssa.

Kiinan tiedeakatemiaan kuuluvan Dalianin kemiallisen fysiikan instituutin Chen Pingin, Cao Hujunin ja Zhang Weijinin johtama tutkimusryhmä on kehitellyt uuden ydin-kuorirakenteisen komposiittihydridin, joka toimii elektrolyyttimateriaalina.

Tämä komposiitti koostuu ohuesta bariumhydridikerroksesta, joka on päällystetty ceriumtrihydridillä. Sillä on hyvät hydridi-ionien johtavuusominaisuudet huoneenlämmössä sekä erinomainen terminen ja sähkökemiallinen stabiilius – mikä tekee siitä ihanteellisen elektrolyyttimateriaalin.

Tiimi onnistui lataamaan ja purkamaan kokeiluakkuaan käyttämällä positiivisena elektrodina natriumalumiinihydridiä, vedyn varastointimateriaalina ja negatiivisena elektrodina vetyköyhää ceriumdihydridiä.

Tiimi rakensi myös tähän kokoonpanoon perustuvan akkupinon, joka nosti ännitteen 1,9 volttiin ja sytyttämällä valodiodin.

Nämä löydökset osoittavat hydridi-ioniakun toteutettavuuden elektronisten laitteiden virtalähteenä – ja merkitsevät harppausta sen konseptivaiheesta kokeelliseen todentamiseen.

Tutkimuksen mukaan hydridi-ioni-akku edustaa aivan uutta teknistä energian varastointitapaa, jonka odotetaan olevan tärkeässä roolissa esimerkiksi laajamittaisessa energian varastoinnissa, vedyn varastoinnissa, kannettavien virtalähteissä ja erikoisvirtalähteissä.

Aiheesta aiemmin:

Vetyä ja polymeeriä akkuihin

Uusia materiaaleja akuille ja lämpösähköisille

Superioninen johde ja muita akku-uutisia