Vaihtelevat tuuli- ja aurinkosähkö tarvitsevat tuekseen edullista akkutekniikkaa. Esimerkiksi sveitsiläisten Empan ja ETH Zürichin tutkijat ovat etsineet lupaavia vaihtoehtoja litiumioniakuille. Maksym Kovalenkon tutkimusryhmän kunnianhimoinen tavoite on tehdä akku maapallon yleisimmistä alkuaineista - kuten magnesiumista tai alumiinista.
Nämä metallit tarjoavat korkean turvallisuustason, vaikka anodi olisi valmistettu puhtaasta metallista. Tämä tarjoaa myös mahdollisuuden valmistaa akut hyvin yksinkertaisella ja edullisella tavalla.
Tutkijoiden akkuratkaisussa käytetään suuria mutta kevyitä metallittomia orgaanisia anioneja. Nämä anionit ovat paitsi suuria, niillä on myös vastakkainen varaus kuin litiumkationeilla. Ongelman ratkaisuksi ryhmä tekikin anodin sijasta katodin grafiitista joiden kerrosten väliin kookkaat anionit sopivat ja anodi tehtiin metallista.
Sopivaa grafiittia etsittäessä huomattiin, että teräksentuotannossa syntyvä jätegrafiitti on erinomainen katodimateriaali. Myös anodissa voidaan hyödyntää romumetalleja, mikä tekee akusta erittäin kustannustehokkaan. Tutkijoiden mukaan heidän alumiinikloridi-grafiittikatodiakku voi kestää vuosikymmeniä arkipäivän kotitalouskäytössä.
MIT:n tutkijat ovat kehittäneet puolestaan "ilmaa hengittävän" akun, joka voi varastoida sähköä hyvin pitkään, noin viidesosalla nykyisten tekniikoiden hinnasta, minimaalisilla rajoituksilla ja nollapäästöillä.
Kehitetyn ladattavan virtausakun anodissa käytetään halpaa ja runsasta rikkiä, joka on liuennut veteen. Katodilla oleva ilmastettu nestemäinen suolaliuos ottaa ja vapauttaa jatkuvasti happea, mikä tasapainottaa varausta, kun ionit sukkuloivat elektrodien välillä.
Katodiin virtaava happi saa anodin purkamaan elektroneja ulkoiseen piiriin. Happi, joka virtaa ulos, lähettää elektroneja takaisin anodiin, varaamalla akun. Koska akku käyttää erittäin edullisia materiaaleja, sen kemialliset kustannukset ovat yksi alhaisimmista kaikista ladattavasta akusta. Sen energiatiheys on pienempi kuin nykypäivän litiumioniakuilla mutta yli 500 kertaa suurempi kuin pumpattavan vesivoimavaraston.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 16.10.2017
