MIT:n eli Massachusetts Institute of Technologyn tutkijoiden kehittämä uudenlainen akkuidea tukeutuu osittain voimalaitoksen prosessista kerättyyn hiilidioksidiin. Uudenlaisella akulla voitaisiin hyödyntää kasvihuonekaasuja ennen kuin ne koskaan pääsevät ilmakehään.
Kun nykyisin yritetään muuntaa hiilidioksidia erikoiskemikaaleiksi käyttämällä haastavia metallikatalysaattoreita, uudenlainen akku voisi jatkuvasti muuntaa hiilidioksidia kiinteäksi mineraalikarbonaatiksi purkautuessaan. Tällä hetkellä hiilidioksidin talteenottolaitteilla varustetut voimalaitokset käyttävät jopa 30 prosenttia tuottamastaan sähköstä hiilidioksidin talteenottoon, vapauttamisen ja varastointiin.
- Hiilidioksidi ei ole kovin reaktiivinen, joten uusien reaktioreittien löytäminen on tärkeää. Yleensä ainoa tapa saada hiilidioksidi aktivoitumaan sähkökemiallisesti on syöttää siihen suuri määrä energiaa jännitteiden muodossa, mikä voi olla kallis ja tehoton prosessi, kertoo professori Betar Gallant.
Tämän sijaan tutkijatiimi kehitti lähestymistavan, jota voitaisiin käyttää voimalaitoksen jätevirrassa. Akku on valmistettu litiummetallista, hiilestä ja tutkijoiden kehittämästä elektrolyytistä.
Gallant ja hänen työtoverinsa löysivät keinon saavuttaa sähkökemiallinen hiilidioksidimuunnos käyttäen vain hiilielektrodia. Idean avain on hiilidioksidin esiaktivointi sisällyttämällä se amiiniliuokseen.
- Tämä tekniikka aktivoi hiilidioksidin helpommalle sähkökemialle. Näitä kahta kemikaalia - vesipitoisia amiineja ja ei-vesipohjaisia akkuelektrolyyttejä - ei yleensä käytetä yhdessä, mutta havaitsimme, että niiden yhdistelmä antaa uusia ja mielenkiintoisia käyttäytymismalleja. Ne voivat lisätä purkausjännitettä ja mahdollistaa hiilidioksidin jatkuvan muuntamisen, Gallant sanoo.
Tutkijat osoittivat sarjalla kokeita, että lähestymistapa toimii ja voi tuottaa litium-hiilidioksidi-akun jännitteellä ja kapasiteetilla, jotka ovat kilpailukykyisiä huippuluokan litium-kaasu -akkujen kanssa. Lisäksi amiini toimii molekyylipromoottorina, jota ei kuluteta reaktiossa.
Tätä varhaista järjestelmää ei ole vielä optimoitu ja se edellyttää jatkokehitystä. Toistaiseksi akun käyttöikä on rajoitettu kymmeneen lataus-purkausjaksoon. Tutkijoiden mukaan tällaiset akut ovat vielä vuosien päässä elinkelpoisesta tuotteesta sillä tämä tutkimus kattaa vain yhden tarpeellisista edistysaskeleista, jotta ne olisivat käytännöllisiä.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 1.10.2018
