Nowe ulepszone akumulatory metalowo-powietrzne przyczyniają się do produkcji czystszej energii
Oczekuje się, że akumulatory będą miały kluczowy wpływ na zmianę metod wytwarzania, przechowywania i wykorzystywania energii w niedalekiej przyszłości. Dotyczy to szczególnie sektora transportu, który w największym stopniu polega na paliwach kopalnych. Jednakże obecnie maksymalna gęstość energii akumulatorów litowo-jonowych (Li-ion) jest ograniczona ze względu na materiały elektrod, które polegają na zjawisku interkalacji chemicznej. Jednym z możliwych rozwiązań w zakresie magazynowania energii są akumulatory metalowo-powietrzne, które dostarczają dużo większe ilości energii niż obecnie stosowane akumulatory litowo-jonowe. Akumulator metalowo-powietrzny wykorzystuje anodę wykonaną z czystego metalu i otaczające powietrze jako zewnętrzną katodę. W ramach finansowanego ze środków unijnych projektu LI-AIR CATHODES (Engineering and design of novel tailored Li-air battery cathodes) opracowano nowe materiały katodowe, badając zachowanie ogniw metalowo-powietrznych przy użyciu elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej. Takie podejście pozwoliło badaczom opracować ilościowy model związku między właściwościami chemicznymi katody, morfologią i wydajnością ogniw. Partnerzy projektu zbadali także właściwości chemiczne i morfologię produktów reakcji, aby poznać najlepszy sposób produkcji ogniw o długiej żywotności. Ponadto zbadano akumulatory sodowe (Na) i porównano je z akumulatorami litowo-powietrznymi. W rezultacie stworzono model procesów rozładowania i ładowania zarówno dla ogniw litowo-powietrznych, jak i sodowo-powietrznych. Dzięki badaniu wpływu właściwości chemicznych i morfologii na napięcia ładowania/rozładowania akumulatorów litowo-tlenowych opracowano obiecujące katalizatory. Badania wykazały również wyższą odwracalność i dłuższy cykl życia akumulatorów sodowo-powietrznych w porównaniu do akumulatorów litowo-powietrznych. Korzystając z technik mikroskopowych, monitorowano tworzenie się produktów reakcji rozładowania w celu lepszego zrozumienia tej technologii i stworzenia prototypu. Projekt LI-AIR CATHODES przyniósł liczne, obiecujące rezultaty dotyczące akumulatorów sodowo-powietrznych, pomagając stworzyć prototyp wykorzystujący grafen (lekki, tani materiał o wysokich właściwościach przewodzących). Projekt przyniósł korzyści również szerszej społeczności naukowej, w szczególności w dziedzinie chemii, fizyki, nauki o materiałach i elektrochemii.
Słowa kluczowe
Akumulatory metalowo-powietrzne, litowo-jonowe, LI-AIR CATHODES, elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna, akumulatory sodowo-powietrzne
