Νέο είδος μπαταρίας ρευστών μετάλλων δείχνει τον δρόμο για το μέλλον

Ερευνητές στο Cockrell School of Engineering στο University of Texas at Austin δημιούργησαν έναν νέο τύπο μπαταρίας που συνδυάζει πολλά πλεονεκτήματα των μπαταριών που χρησιμοποιούνται σήμερα ενώ παράλληλα εξαλείφει πολλά μειονεκτήματά τους- και εξοικονομεί ενέργεια.

Οι περισσότερες μπαταρίες αποτελούνται είτε από στερεά ηλεκτρόδια, όπως οι μπαταρίες ιόντων λιθίου για φορητές ηλεκτρονικές συσκευές, είτε από ρευστά, όπως οι μπαταρίες ροής για «έξυπνα» δίκτυα. Οι ερευνητές του UT δημιούργησαν μια «μπαταρία πλήρως ρευστού μετάλλου θερμοκρασίας δωματίου», που έχει τα πλεονεκτήματα και των δύο «οικογενειών».

Οι solid state μπαταρίες έχουν σημαντική χωρητικότητα, μα κατά κανόνα παρουσιάζουν πολλαπλά προβλήματα, που τις κάνουν να υποβαθμίζονται με το πέρασμα του χρόνου και να γίνονται λιγότερο αποδοτικές. Οι liquid state είναι πιο αποδοτικές ως προς την παροχή ενέργειας, χωρίς τη μακροπρόθεσμη φθορά των solid state, μα είτε παρουσιάζουν προβλήματα σε υψηλές απαιτήσεις ενέργειας είτε απαιτούν σημαντικούς πόρους για να θερμαίνουν συνεχόμενα τα ηλεκτρόδια και να τα κρατούν ρευστά.

Τα μεταλλικά ηλεκτρόδια στη μπαταρία της ομάδας μπορούν να παραμείνουν υγροποιημένα σε θερμοκρασία 20 βαθμών Κελσίου, τη χαμηλότερη λειτουργική θερμοκρασία που έχει καταγραφεί ποτέ για μπαταρία ρευστών μετάλλων, σύμφωνα με τους ερευνητές. Αυτό αποτελεί σημαντική εξέλιξη, καθώς οι υπάρχουσες μπαταρίες ρευστού μετάλλου πρέπει να παραμένουν σε θερμοκρασίες άνω των 240 βαθμών Κελσίου.

«Αυτή η μπαταρία μπορεί να παρέχει όλα τα οφέλη των στερεών και ρευστών μπαταριών- περιλαμβανομένης περισσότερης ενέργειας, αυξημένης σταθερότητας και ευελιξίας- χωρίς τα αντίστοιχα μειονεκτήματα, ενώ επίσης εξοικονομεί ενέργεια» είπε ο Γιου Ντινγκ, μεταδιδακτορικός ερευνητές στην ερευνητική ομάδα του καθηγητή Γκουϊχουά Γιου. Ο Ντινγκ είναι lead author ενός άρθρου πάνω στη μπαταρία θερμοκρασίας δωματίου το οποίο δημοσιεύτηκε στο Advanced Materials.

H μπαταρία περιλαμβάνει ένα κράμα νατρίου- καλίου ως άνοδο και ένα κράμα που βασίζεται στο γάλλιο ως κάθοδο. Στο άρθρο οι ερευνητές σημειώνουν πως ίσως να είναι δυνατή η δημιουργία μιας μπαταρίας με ακόμα χαμηλότερο σημείο τήξης, μέσω χρήσης διαφορετικών υλικών. Η μπαταρία θερμοκρασίας δωματίου υπόσχεται περισσότερη ενέργεια από τις σημερινές μπαταρίες ιόντων λιθίου, που είναι η «ραχοκοκκαλιά» των πιο πολλών προσωπικών ηλεκτρονικών συσκευών. Μπορεί να φορτίζεται και να παρέχει ενέργεια πολλές φορές ταχύτερα, σύμφωνα με τους ερευνητές- ενώ χάρη στα ρευστά της τμήματα η αύξηση ή μείωση κλίμακας είναι εύκολη, ανάλογα με τα επίπεδα ενέργειας που απαιτούνται: Όσο μεγαλύτερη η μπαταρία, τόσο περισσότερη ενέργεια μπορεί να παρέχει.