Кислородно-йонната батерия, която е разработена в TU Wien (Виена), може да бъде много здрава, не изисква редки компоненти и се занимава с проблема с опасностите от пожар.

Днес литиево-йонните батерии се намират във всичко – от смартфони до електрически превозни средства. Това обаче не означава, че те са идеалният вариант за всички области на приложение. Кислородно-йонната батерия, която TU Vienna създаде, има редица значителни предимства. Въпреки че не осигурява толкова висока енергийна плътност като литиево-йонната батерия, тя може да се презарежда, което означава, че нейният капацитет за съхранение не намалява необратимо с времето, което потенциално позволява изключително дълъг експлоатационен живот.

Кислородно-йонните батерии също са изградени от незапалими материали и могат да бъдат създадени без редки елементи. Заедно с испанските си партньори за сътрудничество вече е подадено заявление за патент за новата концепция на батерията. Това е отличен вариант за големи системи за съхранение на енергия, като тези, използвани за съхраняване на електрическа енергия от възобновяеми източници. 

Използването на керамични материали като свеж подход

Александър Шмид от Центъра за химически технологии и анализи към Техническия университет на Виена казва: „Имаме много опит с керамични материали, които могат да се използват за горивни клетки от доста време.“ Това ни вдъхнови да проучим дали тези материали биха били полезни и за създаването на батерии.

Екипът на TU Wien изследва керамични материали, които могат да приемат и освобождават двойно отрицателно заредени кислородни йони. Кислородните йони се преместват от един керамичен материал в друг, когато се приложи електрическо напрежение. Те могат да бъдат индуцирани и да се върнат и обратно, произвеждайки електрически ток.

Проф. Юрген Флейг твърди, че основният принцип на работа на литиево-йонната батерия всъщност е доста сравним. Има обаче някои значителни предимства на новоизползваните  материали. Тъй като керамиката не е запалима, пожарите, които често включват литиево-йонни батерии, са почти елиминирани. Освен това няма изискване за редки материали, които са скъпи или могат да бъдат събрани само по вреден за околната среда начин.

Тобиас Хубер твърди, че използването на керамични материали има предимство в това отношение поради тяхната отлична адаптивност. „Можете да замените някои трудни за намиране компоненти с други, които са доста лесни за закупуване.“ Прототипът на батерията продължава да използва лантан, елемент, който не е нито съвсем често срещан, нито съвсем рядък. Но дори лантанът в крайна сметка ще бъде заменен от по-евтин материал и това изследване вече се провежда. Батерии, които често съдържат кобалт или никел, изобщо не се използват.

Дълъг живот

Потенциалният живот на новата технология за батерии, според Александър Шмид, може да бъде най-значимото предимство. „При много батерии имате проблем, че в един момент носителите на заряд вече не могат да се движат“, добавя той. „След това капацитетът на батерията пада до точката, в която те вече не са в състояние да осигуряват електричество. Това може да се превърне в значителен проблем след многобройни цикли на зареждане.“

Въпреки това няма проблеми с регенерирането на кислородно-йонната батерия: ако кислородът се загуби в резултат на неблагоприятни ефекти, загубата може лесно да се компенсира с кислород от околния въздух.

Тъй като кислородно-йонната батерия постига само около една трета от енергийната плътност, с която човек е свикнал от литиево-йонните батерии, и работи при температури между 200 и 400 °C, новата концепция на батерията не е предназначена за смартфони или електрически автомобили. И все пак технологията е невероятно интригуваща за съхранение на енергия.

„Кислородно-йонната батерия може да бъде страхотно решение, ако имате нужда от голямо устройство за съхранение на енергия за временно съхранение на слънчева или вятърна енергия, например“, твърди Александър Шмид. „По-ниската енергийна плътност и по-високата работна температура не са от значение, ако цялата структура е изградена от модули за съхранение на енергия. И все пак в тази ситуация предимствата на нашата батерия – нейният дълъг експлоатационен живот, способността да произвежда огромни количества от тези материали без използване на на редки елементи и фактът, че няма риск от пожар, би бил особено важен.”

Източник: tuwien.at