Τεράστια πρωτοπορία από κινέζους ερευνητές, παρουσιάστηκε πριν λίγες ημέρες. Κατάφεραν να δημιουργήσουν μια φόρμουλα για μια μπαταρία νερού, που διαρκεί 10 φορές περισσότερο από τις καλύτερες μπαταρίες του σήμερα. Την ίδια στιγμή, η μπαταρία νερού είναι μη τοξική, δεν υποβαθμίζεται και μπορεί να απορριφθεί με ασφάλεια στο περιβάλλον, χωρίς να το μολύνει, σύμφωνα με τη νέα μελέτη.
Για τη νέα μέθοδο, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν συνθετικά ομοιοπολικά οργανικά πολυμερή (COPs). Αυτά τα ανθεκτικά, οργανικά μόρια, όπως το άζωτο και ο άνθρακας, συνδέονται μεταξύ τους σε μια σφιχτή δομή με διαφανή ανοίγματα και χρησιμοποιούνται ως άνοδος για ιόντα μαγνησίου και ασβεστίου.
Οργανικά πολυμερή σαν αυτό, μέχρι σήμερα δεν είχαν ιδιαίτερη χρησιμότητα, καθώς δεν είχαν μεγάλη διάρκεια ζωής σε μπαταρίες νερού. Διαλύονται πολύ γρήγορα σε ηλεκτρολύτες βασισμένους στο νερό, όπως αυτούς που έχουμε στην συγκεκριμένη μπαταρία. Αυτού του τύπου μπαταρίες είναι είτε εξαιρετικά όξινες, είτε εξαιρετικά αλκαλικές. Ο ηλεκτρολύτης σε αυτές τις μπαταρίες αναλαμβάνει την μετακίνηση των ιόντων, από την άνοδο στην κάθοδο, για την παραγωγή ρεύματος. Για αυτό, οι μπαταρίες νερο που είναι μια μη εύφλεκτη και πιο προσιτή εναλλακτική λύση, σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μπαταρίες.
Όμως, στη μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Nature Communications, οι επιστήμονες βρήκαν μια συγκεκριμένη ένωση (εξακετόνη-τετρααμινοδιβενζο-p-διοξίνη) που συνδυάζει καρβονύλιο υψηλής πυκνότητας, το οποίο είναι ιδανικό για την προσέλκυση θετικών ιόντων, με ένα άκαμπτο μόριο τετρααμινοδιβενζο-p-διοξίνης που διατηρεί την εξακετόνη στην επίπεδη, κυψελοειδή δομή της.
Με πιο απλά λόγια, οι ουδέτεροι ηλεκτρολύτες που χρησιμοποίησαν και είχαν pH 7.0, φαίνεται να άγουν τα ιόντα με πολύ υψηλή απόδοση. Αυτό γίνεται σε συνδυασμό με την συντονισμένη δομή, χωρίς να διαβρώνουν τον συντελεστή απόδοσης (COP).
Οι προβλέψεις των ερευνητών για την διάρκεια αυτών των μπαταριών, δείχνουν πως αντέχουν 120.000 κύκλους φόρτισης, που είναι πάνω από 10 φορές η ζωή των καλύτερων μπαταριών ιόντων λιθίου που έχουμε για την αποθήκευση ενέργειας στο δίκτυο ηλεκτροδότησης. Οι μπαταρίες λιθίου ολοκλήρωναν περίπου 1.1 κύκλους την ημέρα, το 2024. Με αυτό τον ρυθμό, η νέα μπαταρία νερού θα μπορούσε να αντέξει περίπου 300 χρόνια πριν χρειαστεί να αλλαχθεί.
Οι ερευνητές δήλωσαν επίσης ότι οι ηλεκτρολύτες που χρησιμοποιούνται στη νέα μπαταρία είναι τόσο ασφαλείς που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως άλμη τόφου, δηλαδή μη τοξικοί και εύκολοι στην άμεση απόρριψη στο περιβάλλον.
Οι μπαταρίες νερού είναι οι προτιμώμενες για την αποθήκευση τεράστιας ποσότητας ενέργειας, σε κλίμακα δικτύου. Ακριβώς επειδή έχουν τεράστια χωρητικότητα, ο κίνδυνος ανάφλεξης με αυτές της μπαταρίες μηδενίζεται, ενώ την ίδια στιγμή έχουν πολύ χαμηλό αρχικό κόστος.
H NASA δημοσίευσε πάνω από 12.000 φωτγογραφίες από το Artemis II – Οι αγαπημένες του Techmaniacs
Όμως, ακόμα έχουμε να κάνουμε πολλά αν θέλουμε να τις δούμε στον πραγματικό κόσμο. Το βασικό τους μειονέκτημα των μπαταριών μέχρι σήμερα, είναι πως δεν μπορούν να αποθηκεύσουν τόση ενέργεια όση οι μπαταρίες ιόντων λιθίου ή οι μπαταρίες ιόντων νατρίου. Αυτό συμβαίνει γιατί τα ηλεκτρόδια με βάση το νερό, περιορίζουν τη μέγιστη τάση.
Οι υπάρχουσες υδατικές μπαταρίες επίσης αποσυντίθενται με την πάροδο του χρόνου, καθώς το ακραίο pH του ηλεκτρολύτη σχηματίζει υδρογόνο και οξυγόνο σε αέριο, διαβρώνοντας τα μεταλλικά στοιχεία της μπαταρίας. Αυτό θέτει κάποιους περιορισμούς ασφαλείας, που ξεπερνιούνται με την κατασκευή μεγαλύτερων συστημάτων αποθήκευσης μπαταριών νερού. Το νερό στις παλαιότερες μπαταρίες γινόταν τοξικό και ήθελε ειδική μεταχείριση.
Η τελευταία μελέτη όμως, στοχεύει στην επίλυση αυτών των περιορισμών, με μια χημική σύνδεση που είναι μη τοξική, αποτελεσματική μακροπρόθεσμα και ιδιαίτερα ασφαλής τόσο για το περιβάλλον, όσο και για τον άνθρωπο. Φυσικά η ανακάλυψη της μελέτης θα πρέπει να δοκιμαστεί στον πραγματικό κόσμο, όμως αν αποδειχθεί σωστή, τότε ίσως δούμε τεράστια επανάσταση στην τεχνολογία αποθήκευσης ενέργειας.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο Nature Communications.
Ακολουθήστε το Techmaniacs.gr στο Google News για να διαβάζετε πρώτοι όλα τα τεχνολογικά νέα. Ένας ακόμα τρόπος να μαθαίνετε τα πάντα πρώτοι είναι να προσθέσετε το Techmaniacs.gr στον RSS feeder σας χρησιμοποιώντας τον σύνδεσμο: https://techmaniacs.gr/feed/.
