Lacnejšie a bezpečnejšie ako lítium-iónové batérie: Vedci predstavili vodnú nabíjateľnú batériu, ktorá má potenciál zmeniť svet
S prechodom na obnoviteľné zdroje energie svet potrebuje spôsob, ako elektrinu bezpečne uskladniť. Vodné batérie môžu byť tou správnou cestou.
Vo svetle globálneho otepľovania musí ľudstvo nájsť spôsob, ako prejsť na obnoviteľné a čisté zdroje energie. Najsľubnejšou je veterná a solárna energia, no tieto alternatívne spôsoby získavania elektriny majú svoje nedostatky, napríklad nutnosť spoliehať sa na vhodné počasie.
Výskumníci vidia riešenie vo vývoji batérií, ktoré by dokázali dlhodobo získanú elektrinu uskladniť a následne ju distribuovať ľuďom podľa potreby. Dnes máme lítium-iónové batérie, no tie sú v tomto smere mimoriadne nákladné a náchylné na požiar. Vedci preto hľadajú bezpečnejšiu a lacnejšiu alternatívu.
Vedci z National Research Council of Science and Technology v rámci novej štúdie vyvinuli druh vodnej nabíjateľnej batérie. Táto technológia je nielen mimoriadne bezpečná, no zároveň aj lacná. Tieto batérie nemajú až takú energetickú hustotu, no cena surových materiálov je oveľa nižšia ako v prípade typických lítium-iónových batérií.
Koncept vodnej batérie však má jeden výrazný problém, ktorý bránil komercializácii tohto produktu. Vplyvom parazitickej vodnej dekompozície sa vytvára vodíkový plyn, ktorý postupne zvyšuje vnútorný tlak batérie. To eventuálne vedie k minutiu elektrolytu a to predstavuje aspoň zatiaľ veľkú hrozbu pre bezpečnosť batérie.
Výskumníci pracovali už dlhšiu dobu na odstránení tohto nedostatku. Snažili sa to vyriešiť inštaláciou ochrannej vrstvy, ktorá by minimalizovala kontakt medzi kovovou anódou a elektrolytom. Aj v tomto prípade je však korózia kovu a dekompozícia vody v elektrolyte nevyhnutná. Ako autori štúdie vysvetľujú, ak by sa takáto batéria používala dlhodobo, zvyšuje sa riziko možnej detonácie.
Neprehliadnite
Vedci našli riešenie
V rámci novej štúdie sa ale vedcom podarilo nájsť spôsob, ako sa s touto kritickou chybou vysporiadať. Vyvinuli kompozitný katalyzátor, ktorý sa skladá z oxidu manganičitého a paládia. Táto kombinácia látok dokáže konvertovať vodíkový plyn v rámci článku batérie späť na vodu. Tým sa zabezpečí nielen požadovaný výkon batérie, ale hlavne jej bezpečnosť. Oxid manganičitý za bežných okolností nereaguje s vodíkom, no keď sa pridá drobné množstvo paládia, vodík je absorbovaný katalyzátormi a premieňaný na vodu.
Výskumníci nový model vodnej batérie otestovali v praxi. Počas experimentov sa interný tlak držal výrazne pod bezpečnostnou hranicou a vedci nepozorovali žiadny úbytok elektrolytu. Autorom štúdie sa teda podarilo efektívne vyriešiť jeden z najväčších problémov vodných batérií, čím otvárajú cestu k ich eventuálnej komercializácii. V budúcnosti by tak mohli tieto vodné batérie nahradiť tradičné lítium-iónové batérie a možno aj pomôcť planéte prejsť na obnoviteľné zdroje energie.
Autori štúdie teda do vodných batérií pridali aktívny bezpečnostný mechanizmus, ktorý automaticky kontroluje a napravuje rizikové faktory, ktoré sa donedávna spájali s vodnými batériami. Tento mechanizmus zároveň môžu uplatniť aj rôzne priemysly, kde je únik vodíka jedným z rizikových faktorov, napríklad jadrové elektrárne. Tým by sa mohla ešte viac chrániť bezpečnosť obyvateľstva.
Komentáre