Výskumníci z Kráľovského melbournského technologického inštitútu (RMIT) strojnásobili energetickú hustotu svojich experimentálnych protónových batérií, čím predstavili alternatívu ku konvenčným lítiovo-iónovým batériám.
Lítiovo-iónové batérie majú vysokú energetickú hustotu, čo znamená, že dokážu uskladniť veľké množstvo energie na relatívne malom priestore. Z tohto dôvodu sa často používajú na napájanie elektrických vozidiel. Sú však dosť nákladné. Lítium a iné kovy vzácnych zemín potrebné na ich výrobu sa ťažko recyklujú. Ak skončia na skládkach, môžu uvoľňovať škodlivé toxíny do pôdy a blízkych vodných tokov.
Okrem toho ťažba a spracovanie lítia a iných kovov, ktoré lítium-iónové batérie vyžadujú, si vyžaduje značné množstvo energie, čo prispieva k znečisteniu ovzdušia, ktoré si vyžaduje časté používanie batérie na kompenzáciu. Napokon, dopyt po EV by mohol čoskoro prevýšiť dodávky lítia, čo ohrozuje pokusy znížiť závislosť od fosílnych palív.
Načasovanie tímu RMIT nemôže byť lepšie. Ich nová protónová batéria má energetickú hustotu 245 watthodín na kilogram, čo je takmer trojnásobok energetickej hustoty prototypu tímu z roku 2018. Táto hustota energie konkuruje konvenčným lítium-iónovým batériám, ktoré majú zvyčajne hustotu energie približne 260 Wh/kg.
Protónové batérie využívajú uhlíkovú elektródu a nabíjajú sa štiepením molekúl vody.
„Hlavným zdrojom používaným v našej protónovej batérii je uhlík, ktorý je hojne, dostupný vo všetkých krajinách a lacný v porovnaní so zdrojmi potrebnými pre iné typy nabíjanicích batérií, ako je lítium, kobalt a vanád,“ povedal vedúci výskumník a profesor RMIT. John Andrews vo vyhlásení.
Batéria sa nabíja z bežnej elektrickej zásuvky. Potom elektrina z napájacieho zdroja rozdeľuje molekuly vody a uvoľňuje protóny, ktoré sa spájajú s uhlíkovou elektródou batérie. Batéria môže tieto protóny uložiť, aby sa neskôr vybili a premenili na energiu.
„Pri vybíjaní sa protóny uvoľňujú z uhlíkovej elektródy a prechádzajú cez membránu, aby sa spojili s kyslíkom a vytvorili vodu – to je reakcia, ktorá generuje energiu,“ povedal Andrews.
Pretože používajú bohaté a ľahko dostupné materiály, sú tieto batérie lacné a ekologickejšie ako lítium-iónové batérie. Okrem energie, ktorá sa používa na ich nabíjanie, samotná výroba a používanie batérií nevytvára takmer žiadne znečistenie. Nevyžadujú ťažbu a spracovanie lítium-iónových batérií a na rozdiel od lítium-iónových batérií sú ľahko recyklovateľné.
„Keďže svet prechádza na prerušovanú obnoviteľnú energiu s cieľom dosiahnuť nulové čisté emisie skleníkových plynov, bude veľký dopyt po ďalších možnostiach skladovania, ktoré sú efektívne, lacné, bezpečné a majú zabezpečené dodávateľské reťazce,“ povedal Andrews.
Tím RMIT bude pokračovať v partnerstve s dodávateľom automobilových komponentov Eldor Corporation s cieľom ďalej rozvíjať technológiu.