קונספט חדש יכול להפוך סוללות ידידותיות יותר לסביבה אפשריות

קונספט חדש לסוללת אלומיניום בעל צפיפות אנרגיה כפולה מזו של גרסאות קודמות, עשוי מחומרים בשפע, ועלול להוביל להפחתת עלויות הייצור ולהשפעה סביבתית. לרעיון יש פוטנציאל ליישומים בקנה מידה גדול, כולל אחסון של אנרגיית שמש ורוח. מאחורי הרעיון עומדים חוקרים מאוניברסיטת צ'אלמרס לטכנולוגיה, שבדיה, ומהמכון הלאומי לכימיה, סלובניה.

שימוש בטכנולוגיית סוללות אלומיניום עשוי להציע מספר יתרונות, כולל צפיפות אנרגיה תיאורטית גבוהה, והעובדה שכבר קיימת תעשייה מבוססת לייצור ומיחזור שלה. בהשוואה לסוללות הליתיום-יון של'היום, החוקרים' תפיסה חדשה עשויה להביא לעלויות ייצור נמוכות באופן ניכר.

& quot;עלויות החומר וההשפעות הסביבתיות שאנו רואים מהקונספט החדש שלנו נמוכות בהרבה ממה שאנו רואים כיום, מה שהופך אותם לאפשריים לשימוש בקנה מידה גדול, כגון פארקים של תאים סולאריים, או אחסון אנרגיית רוח, למשל," אומר פטריק ג'והנסון, פרופסור במחלקה לפיזיקה בצ'אלמרס.

& quot;בנוסף, לקונספט הסוללה החדש שלנו יש צפיפות אנרגיה כפולה בהשוואה לסוללות האלומיניום שהן'החדשות' היום."

עיצובים קודמים של סוללות אלומיניום השתמשו באלומיניום בתור האנודה (האלקטרודה השלילית) - ובגרפיט בתור הקתודה (האלקטרודה החיובית). אבל גרפיט מספק תכולת אנרגיה נמוכה מדי כדי ליצור תאי סוללה עם מספיק ביצועים כדי להיות שימושיים.

אבל בקונספט החדש, שהציגו פטריק ג'והנסון וצ'אלמרס, יחד עם קבוצת מחקר בלובליאנה בראשות רוברט דומינקו, הוחלף הגרפיט בקתודה אורגנית בעלת ננו-מבנה, העשויה מהמולקולה המבוססת על פחמן אנתרקינון.

קתודת האנתרקינון פותחה בהרחבה על ידי יאן ביטנץ, בעבר חוקר אורח ב-Chalmers מהקבוצה במכון הלאומי לכימיה בסלובניה.

היתרון של מולקולה אורגנית זו בחומר הקתודה הוא בכך שהיא מאפשרת אחסון של נושאי מטען חיוביים מהאלקטרוליט, התמיסה בה נעים יונים בין האלקטרודות, המאפשרות צפיפות אנרגיה גבוהה יותר בסוללה.

& quot;מכיוון שהחומר הקתודי החדש מאפשר להשתמש בנשא מטען מתאים יותר, הסוללות יכולות לנצל טוב יותר את הפוטנציאל של האלומיניום'. כעת, אנו ממשיכים בעבודה על ידי חיפוש אחר אלקטרוליט טוב עוד יותר. הגרסה הנוכחית מכילה כלור -- אנחנו רוצים להיפטר מזה," אומר חוקר Chalmers Niklas Lindahl, החוקר את המנגנונים הפנימיים השולטים באחסון אנרגיה.

עד כה אין סוללות אלומיניום זמינות מסחרית, וגם בעולם המחקר הן חדשות יחסית. השאלה היא אם סוללות אלומיניום יכולות בסופו של דבר להחליף סוללות ליתיום-יון.

& quot;כמובן, אנו מקווים שהם יכולים. אבל מעל לכל, הם יכולים להיות משלימים, להבטיח שסוללות ליתיום-יון משמשות רק במקומות שבהם יש צורך בהחלט. עד כה, סוללות אלומיניום צפופות אנרגיה רק ​​בחצי מסוללות ליתיום-יון, אך המטרה ארוכת הטווח שלנו היא להשיג את אותה צפיפות אנרגיה. נותרה עבודה עם האלקטרוליט, ועם פיתוח מנגנוני טעינה טובים יותר, אבל אלומיניום הוא בעיקרון נושא מטען טוב יותר מאשר ליתיום, מכיוון שהוא רב ערכי -- כלומר כל יון' מפצה' עבור מספר אלקטרונים. יתר על כן, לסוללות יש פוטנציאל להיות פחות מזיק לסביבה באופן משמעותי," אומר פטריק ג'והנסון.