Nowe akumulatory do samochodów elektrycznych o dalekim zasięgu
Celem finansowanego ze środków UE projektu NECOBAUT (New concept of metal-air battery for automotive application based on advanced nanomaterials) było zastosowanie nanomateriałów w akumulatorach. Badacze starali się wykorzystać reakcję żelaza i powietrza przy pomocy techniki, które teoretycznie mogłaby pozwolić na magazynowanie ośmiokrotnie większej energii niż w akumulatorach konwencjonalnych. Akumulatory dokonują przemiany zmagazynowanej energii chemicznej w energię elektryczną na drodze reakcji chemicznych. Każde ogniwo akumulatora — w pojazdach elektrycznych znajdują się zwykle setki ogniw — składa się z elektrody dodatniej, ciekłego lub stałego materiału przewodzącego jony oraz elektrody ujemnej. Zespół zastosował metalowe nanomateriały, starając się zwiększyć powierzchnię elektrod dostępną dla reakcji chemicznych. W badaniach anody zespół przyjrzał się różnym materiałom węglikowo–żelazowym o strukturze nano na podporze z węgla wysokopowierzchniowego. Dla zminimalizowania ewolucji wodoru i zwiększenia wydajności ładowania zastosowano odpowiednie dodatki. Przetestowano też szereg katalizatorów pod kątem katody (strona powietrza), w tym innowacyjne materiały perowskitowe, opracowane przez partnerów projektu. Oceniono je na dostępnych na rynku oraz opracowanych w projekcie podłożach węglowych. W oparciu o wyniki testów, wyprodukowano elektrody żelazne i powietrzne i wbudowano je w nowatorskie ogniwo akumulatora metalowo–powietrznego, w którym krąży elektrolit mający za zadanie rozpraszać ciepło i usuwać gazy. Separator zapobiega zwarciom wewnętrznym i poprawia bezpieczeństwo. Szeroko zakrojone testy dowiodły jego potencjału w zakresie uzyskania pożądanej gęstości energii. Optymalizacja wszystkich materiałów i komponentów w różnych warunkach operacyjnych ułatwiła zaprojektowanie prototypu końcowego. Niedroga i trwała alternatywa dla akumulatorów litowo-jonowych, opracowana w projekcie NECOBAUT, pozwoli zwiększyć zasięg samochodów elektrycznych na jednym ładowaniu. Nowa technologia, która pozwala na osiągnięcie teoretycznych limitów magazynowania energii przez akumulatory, może już wkrótce zagościć na naszych drogach.
Słowa kluczowe
Akumulatory, samochody elektryczne, gęstość energii, NECOBAUT, akumulator cynkowo-powietrzny, nanomateriały