Texas A&M -yliopiston tutkijat ovat tutkineet metallittomia akkuja, koska haluavat varautua koboltin ja litiumin loppumiseen. Tutkijat havaitsivat, että vesipohjaisten akkuelektrodien varauskapasiteetti vaihtelee jopa 1000 prosenttia.
Vesipohjainen virtausakku olisi monella tapaa mullistava. Se ratkaisisi harvinaisten metallien aiheuttaman ongelman. Lisäksi vesielektrodiin perustuva akku olisi turvallisempi, koska se ei voi syttyä tuleen.
Yliopiston kemiantekniikan professori Jodie Lutkenhaus muistuttaa, että litiumin ja koboltin saatavuus voi tulevaisuudessa aiheuttaa ongelmia. - Jos materiaaleista on tulevaisuudessa pulaa, litiumioniakkujen hinnat nousevat reippaasti. Olisi hienoa, jos meillä olisi tilalle vaihtoehtoinen akkukemia, jossa materiaaliongelmaa ei ole.
Lutkenhaus sanoi, että vesiakut koostuvat katodista, elektrolyytistä ja anodista. Katodit ja anodit ovat polymeerejä, jotka voivat varastoida energiaa, ja elektrolyytti on vettä sekoitettuna orgaanisten suolojen kanssa. Elektrolyytti on avain ionien johtamiseen ja energian varastointiin sen vuorovaikutuksen kautta elektrodin kanssa.
Jos elektrodi turpoaa liikaa lataus-purkaussyklin aikana, se ei voi johtaa elektroneja kovin hyvin. Akun suorituskyky siis heikkenee. Tutkijoiden mukaan aktiiviset, konjugoimattomat radikaalipolymeerit (elektrodeina) ovat lupaavia ehdokkaita metallittomille vesipitoisille akuille polymeerien korkean purkausjännitteen ja nopean kinetiikan vuoksi. Reaktio on monimutkainen.
Tutkijat tarkastelivat eri vesipitoisia elektrolyyttejä arvioidakseen, miten katodi toimii tietyntyyppisillä suoloilla. Mittaamalla selvisi, kuinka paljon vettä ja suolaa menee akkuun sen toimiessa. Eri versioiden kapasiteetissa oli jopa 1000 prosentin ero.
Tulokset antavat lupauksia siitä, että on mahdollista kehittää metalliton akku materiaalitekniikan kehittyessä. Hanketta rahoittavat Yhdysvaltain energiaministeriö ja National Science Foundation. Tutkimus on julkaistu Nature Materials -lehdessä.
Kuva: AdobeStock
