Existujú batérie so slanou vodou čoskoro?

Vedci vyvíjajú batérie so soľným roztokom ako elektrolyt

Batéria s elektrolytom na vodnej báze by bola ekologickejšia, bezpečnejšia a lacnejšia - je to však možné? © choness / iStock
čítať nahlas

Voda namiesto solí lítia: V budúcnosti by to mohli byť batérie s elektrolytom na vodnej báze - a teda obzvlášť lacná a bezpečná technológia batérií. Pretože vedcom sa podarilo so špeciálnym soľným roztokom zdvojnásobiť elektrochemickú stabilitu vody. Ak sa potvrdia sľubné výsledky ich prvých testov, blíži sa ekonomické využitie takýchto batérií so slanou vodou.

Či už pre mobilné zariadenia alebo na ukladanie prebytočnej elektriny zo slnka a vetra: sú naliehavo potrebné výkonnejšie batérie a batérie. Východiskovým bodom pre to sú vylepšené elektródy, napríklad grafén, zlato mačky alebo dokonca odpadové sklo.

Voda ako elektrolyt?

Mohol by sa však tiež optimalizovať elektrolyt, médium, ktoré preberá transport elektrónov v batérii. Vedci už experimentujú s elektrolytmi vyrobenými z keramiky a iných materiálov. Teoreticky by bol vhodným elektrolytom dokonca aj voda: Je lacný, bežne dostupný, nespaľuje a môže viesť ióny. Voda má, žiaľ, jednu veľkú nevýhodu: je chemicky stabilná až do rozdielu napätia 1, 23 V.

Vodný článok preto poskytuje trikrát menšie napätie ako komerčne dostupný lítium-iónový článok pri 3, 7 V. Preto je napríklad vodovodná batéria sotva vhodná pre napríklad elektrické služby. Naopak pre stacionárne aplikácie na skladovanie energie: Na tento účel by mohla byť zaujímavá lacná batéria na báze vody - ak môžete stabilizovať vodný elektrolyt.

Špeciálna soľ ako stabilizátor

Presne to dosiahli vedci z Federálneho testovacieho a výskumného ústavu Empa - s úžasne jednoduchou adaptáciou: namiesto použitia normálnej vody používajú vo svojich testovacích batériách ako elektrolyt špeciálnu slanú vodu. Pretože, ako poznamenali, slaný elektrolyt musí byť kvapalný, ale zároveň tak vysoko koncentrovaný, že neobsahuje žiadne „nadbytočné“ molekuly vody. zobraziť

Výskumník Empa Ruben-Simon K hnel spája testovaciu batériu s koncentrovaným soľným roztokom s nabíjačkou. Empa

Ruben-Simon K hnel a David Reber použili na svoje experimenty špeciálnu soľ bis (fluórsulfonyl) imid) sodnej soli alebo skrátene FSI sodný. Táto soľ je veľmi dobre rozpustná vo vode: sedem gramov sa rozpustí iba v jednom grame vody. Trik tu: V tejto tekutine sú všetky molekuly vody v hydratácii zoskupené okolo pozitívne nabitých katiónov sodíka. Výsledkom je, že nie sú prítomné takmer žiadne neviazané molekuly vody.

Sľubné výsledky testov

Vedci najprv testovali, ako dobre je tento soľný roztok vhodný ako elektrolyt v dvoch polčlánkoch. V týchto testovacích batériách zostali anódy a katódy oddelené. Ukázalo sa, že soľný roztok je elektrochemicky stabilný až do 2, 6 voltov. Toto je takmer dvojnásobok množstva iných vodných elektrolytov, ako uvádza K hnel a Reber. Systém tiež úspešne prekonal opakované cykly nakladania a vykladania v laboratóriu.

V ďalšom kroku sa tieto dva polčlánky majú spojiť do jednej batérie. Ak experiment uspeje, lacná vodná batéria bude na dosah. „Tieto elektrolyty by mohli umožniť výrobu vysokovýkonných vodno-sodno-iónových batérií, “ tvrdia vedci. Dostupné a bezpečné batérie sú na dosah. (ACS Energy Letters, 2017; doi: 10, 1021 / acsenergylett.7b00623)

(Empa - Švajčiarsky ústav pre skúšanie a výskum materiálov, 11.01.2018 - NPO)