Egy újfajta acél alapú membrán támaszthatja fel az 50 éve létező, olcsó és hálózati mértékű energia tárolására alkalmas akkumulátor technológiát, amely így a megújuló energiák növekvő felhasználásában játszhat fontos szerepet.
A megújuló energiák ‑ különösen a szél- és napenergia ‑ egyik fő problémája éppen az, hogy akkor állnak rendelkezésre, amikor fúj a szél, illetve süt a nap, és nem akkor, amikor szükségünk volna rá. Ez a probléma többé-kevésbé meg is oldódhatna, ha létezne olyan akkumulátor, amely alacsony költség mellett, hosszú távon biztosítana nagy mennyiségű hálózati elektromos energia tárolási lehetőséget, biztosítva ezzel az igény megjelenésekor a tárolt energia hálózatba történő visszatáplálását.
Az elektromos autók és az elektronikai termékek piacán a lítium alapú akkumulátorok a meghatározók, energiasűrűségüknek, teljesítményüknek és kis súlyuknak köszönhetően. Azonban a lítium messze túl drága anyag ahhoz, hogy hálózati méretű energia tárolásra alkalmazhassuk. Amikor a feladat az, hogy egy város energia tárolási igényeit oldjuk meg, akkor a méret és a súly jóval kevésbé fontos szempont, mint az ár, a biztonság és megbízhatóság, valamint a hosszútávú alkalmazhatóság. Annál jobb, minél inkább egyszerű, mindenütt könnyen hozzáférhető anyagokból állítjuk elő.
A jó hír az, hogy a MIT egyik kutatócsoportjának sikerült olyan megoldást előállítani, ami képes egy már 50 évvel ezelőtt dokumentált olcsó, hatékony és tartós akkumulátor technológiát újra életképessé tenni.
A felfedezés az olvadt só alapú akkumulátorokhoz kapcsolódik, mint amilyen például az olvadt nátrium/kén vagy a nátrium/nikkel-klorid elektródás változatok, ahol az elektródákat magas hőmérsékleten tartják folyékony halmazállapotban a töltéssel rendelkező részecskék áramlásához.
Jellemzően az elektródákat el kell választani egymástól egy speciális anyagból készült membránnal, amely egyes anyagokat átenged, másokat pedig nem. Korábban erre egy alumínium-oxid alapú kerámia anyagot (beta-alumina solid electrolyte: BASE) használtak, de ezeknek az akkumulátoroknak az ipari elterjedését erősen gátolta, hogy a kerámia nagyon gyenge, törékeny anyag, ami a gyakorlatban is sokszor eltört. Nem az a fajta megoldás, amelyre szívesen alapoznánk egy város energia ellátását.
Az MIT kutatói kifejlesztettek egy alternatív megoldást az elektródák szétválasztására, nevezetesen egy hagyományos acél hálót, amit titánium-nitriddel vontak be. Míg a kerámia membrán az átengedett, illetve visszatartott részecskéket a fizikai méretük alapján szelektálta a kerámiában meglévő lyukak mérete szerint, addig az acél háló az elektromos tulajdonságaival éri el ugyanazt a hatást, ugyanakkor sokkal stabilabban.
Az acélhálós megoldás egy sor különböző olvadt elektródával működő akkumulátorban használható. Bár ez a technológia nem alkalmas a kisméretű, könnyű akkumulátorok kiváltására, amelyeket az autókban, illetve a mobil eszközökben használunk, a kutatók meg vannak győződve arról, hogy az általuk kidolgozott módszer gyökeres változást idézhet elő a nagymennyiségű, olcsó, rögzített helyzetű energiatárolási megoldásokban.
Ez a megoldás lehetővé tenné a városok számára, hogy biztonságosan és viszonylag könnyen tudják növelni a megújuló energiák arányát és ez igazán jó hír lenne mindannyiunk számára.
Forrás: MIT