27.02.2024
Μια ομάδα επιστημόνων και ειδικών [του κλάδου] της βιομηχανίας ανακοίνωσε τη δημιουργία των πρώτων μπαταριών νερού στον κόσμο. Αυτές οι συσκευές, σε αντίθεση με τις ευρέως χρησιμοποιούμενες μπαταρίες ιόντων λιθίου, βασίζονται στο νερό, γεγονός που θα επιτρέψει την ασφαλή αποθήκευση ενέργειας χωρίς τη χρήση τοξικών ηλεκτρολυτών.
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου, παρά τη δημοτικότητά τους και την ευρεία χρήση τους, έχουν τα μειονεκτήματά τους, ειδικά όσον αφορά την ασφάλεια. Το νερό που χρησιμοποιείται στις νέες μπαταρίες προσφέρει λύση σε αυτό το πρόβλημα, καθιστώντας τις συσκευές λιγότερο τοξικές, εύκολες στην ανακύκλωση και εξαλείφοντας την πιθανότητα πυρκαγιάς ή έκρηξης.
Παρόλο που οι μπαταρίες νερού είναι επί του παρόντος κατώτερες από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου όσον αφορά την απόδοση, οι δημιουργοί τους ισχυρίζονται ότι οι προγραμματισμένες βελτιώσεις θα μπορούσαν να τις καταστήσουν ανταγωνιστικές μέσα στα επόμενα πέντε έως 10 χρόνια. Αυτές οι μπαταρίες, που ονομάζονται μπαταρίες μεταλλικών ιόντων με βάση το νερό ή απλά μπαταρίες νερού, είναι μια φιλική προς το περιβάλλον εναλλακτική λύση με ευκολότερη διαδικασία ανακύκλωσης.
Ο επικεφαλής του έργου, καθηγητής Tianyi Ma από το Πανεπιστήμιο RMIT, εξέφρασε την εμπιστοσύνη του στις δυνατότητες της ομάδας του και τόνισε ότι οι μπαταρίες νερού δεν απαιτούν εξωτικά [σπάνια μέταλλα, γαίες] υλικά για να δημιουργηθούν, γεγονός που τις καθιστά πιο προσιτές και οικονομικά αποδοτικές. Τα υλικά που χρησιμοποιούνται σε αυτές, όπως το μαγνήσιο και ο ψευδάργυρος, έχουν υψηλή διαθεσιμότητα και χαμηλό κόστος, καθιστώντας την παραγωγή μπαταριών πιο βιώσιμη και φιλική προς το περιβάλλον.
Αν και η ισχύς των μπαταριών νερού εξακολουθεί να υστερεί σε σχέση με εκείνη των μπαταριών ιόντων λιθίου, οι ερευνητές είναι βέβαιοι ότι η τεχνολογία τους θα καλύψει γρήγορα τα τρέχοντα πρότυπα.
===============
Οι εφευρέτες έχουν δημιουργήσει τις πρώτες «μπαταρίες νερού» στον κόσμο που δεν παίρνουν φωτιά
[δεν αναφλέγονται] ούτε εκρήγνυνται.
Μια διεθνής ομάδα ερευνητών και επαγγελματιών του κλάδου ισχυρίζεται ότι έχει εφεύρει τις πρώτες μπαταρίες νερού στον κόσμο.
Σε αντίθεση με τις δημοφιλείς μπαταρίες ιόντων λιθίου, οι οποίες τροφοδοτούν τα πάντα, από κινητά τηλέφωνα έως ηλεκτρικά οχήματα, αλλά κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας επικίνδυνους και τοξικούς ηλεκτρολύτες, οι νέες μπαταρίες χρησιμοποιούν μόνο νερό. Το αποτέλεσμα είναι μια λιγότερο τοξική, πλήρως ανακυκλώσιμη συσκευή αποθήκευσης ενέργειας που δεν θα πιάσει ποτέ φωτιά ή θα εκραγεί.
Αν και οι μπαταρίες νερού δεν ταιριάζουν ακόμη με την απόδοση των μπαταριών ιόντων λιθίου, οι εφευρέτες τους υποστηρίζουν ότι πολλές πρόοδοι και προγραμματισμένες βελτιώσεις θα πρέπει να κλείσουν αυτό το χάσμα μέσα στα επόμενα πέντε έως 10 χρόνια.
φωτο--Η μπαταρία νερού της ομάδας στο χέρι του καθηγητή Tianyi Ma.Το κλειδί για τις μπαταρίες νερού είναι το νερό
Στις παραδοσιακές μπαταρίες, οι οργανικοί ηλεκτρολύτες επιτρέπουν στο ηλεκτρικό ρεύμα να ρέει μεταξύ των θετικών και αρνητικών πόλων. Στις μπαταρίες ιόντων λιθίου, ο ηλεκτρολύτης είναι ένας υγρός διαλύτης που διαλύει το άλας λιθίου. Δυστυχώς, αυτά τα υλικά συχνά δεν ανταποκρίνονται καλά σε υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις. Στη χειρότερη περίπτωση, μπορούν να κάψουν ηλεκτρονικές συσκευές, να βάλουν φωτιά σε κινητήρα αυτοκινήτου ή ακόμα και να εκραγούν.
Ελπίζοντας να βρουν μια καλύτερη εναλλακτική λύση, μια διεθνής ομάδα ερευνητών επιστημόνων με επικεφαλής τον ομότιμο καθηγητή Tianyi Ma του Πανεπιστημίου RMIT (Διεθνές Πανεπιστήμιο Τεχνολογίας, Σχεδιασμού και Επιχειρηματικότητας) και επιλεγμένους εταίρους της βιομηχανίας έχουν βρει έναν τρόπο να αντικαταστήσουν τον επικίνδυνο και συχνά τοξικό ηλεκτρολύτη με κανονικό H2O, που είναι νερό. Το αποτέλεσμα είναι μια συσκευή αποθήκευσης ενέργειας που λειτουργεί ακριβώς όπως μια μπαταρία ιόντων λιθίου, αλλά χωρίς όλους τους ανεπιθύμητους κινδύνους.
Ο καθηγητής Tianyi Ma προσθέτει νερό ως ηλεκτρολύτη σε μια μικρή μπαταρία."Αυτό που αναπτύσσουμε και παράγουμε ονομάζονται μπαταρίες υδατικών ιόντων μετάλλων [μπαταρίες ιόντων μετάλλων με βάση το νερό]- ή μπορούμε να τις ονομάσουμε μπαταρίες νερού", λέει ο Ma της Σχολής Επιστημών του RMIT.
Οι εφευρέτες της μπαταρίας ισχυρίζονται επίσης ότι μαζί με την αυξημένη ασφάλεια, η μπαταρία τους είναι πιο φιλική προς το περιβάλλον. Αυτό είναι επίσης ένα πρόβλημα που αντιμετωπίζουν οι παραδοσιακές μπαταρίες, καθώς είναι δύσκολο να απορριφθούν μόλις φτάσουν στο τέλος της ωφέλιμης ζωής τους.
«Αντιμετωπίζοντας τις προκλήσεις ανακύκλωσης που αντιμετωπίζουν οι καταναλωτές, η βιομηχανία και οι κυβερνήσεις σε όλο τον κόσμο χρησιμοποιώντας σύγχρονες τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας, οι μπαταρίες μας μπορούν να αποσυναρμολογηθούν με ασφάλεια και τα υλικά να επαναχρησιμοποιηθούν ή να ανακυκλωθούν», λέει ο Ma.
Ο καθηγητής σημείωσε επίσης ότι οι μπαταρίες νερού τους δεν απαιτούν εξωτικά κύτταρα [σπάνια μέταλλα, στοιχεία, γαίες] ή άλλα υλικά, αλλά μπορούν να κατασκευαστούν από άμεσα διαθέσιμα και φθηνά εξαρτήματα. Αυτό θα είναι ζωτικής σημασίας όταν προσπαθείτε να φέρετε μπαταρίες νερού στην αγορά.
«Χρησιμοποιούμε υλικά όπως το μαγνήσιο και ο ψευδάργυρος, τα οποία είναι άφθονα στη φύση, φθηνά και λιγότερο τοξικά από τις εναλλακτικές λύσεις που χρησιμοποιούνται σε άλλους τύπους μπαταριών», εξήγησε ο Ma, «γεγονός που μειώνει το κόστος παραγωγής και μειώνει τους κινδύνους
για την ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον».
Ο καθηγητής Tianyi Ma στο εργαστήριό του στο Πανεπιστήμιο RMIT.Η ομάδα συνεχίζει να βελτιώνει την απόδοση και τη διάρκεια ζωής
Παρά την αυξημένη ασφάλεια και τη μειωμένη τοξικότητα των μπαταριών νερού, οι ερευνητές γνωρίζουν ότι δεν θα γίνουν εμπορικά βιώσιμες έως ότου η διάρκεια ζωής και η απόδοσή τους ταιριάζουν ή ξεπερνούν τις μπαταρίες ιόντων λιθίου. Ευτυχώς, οι εφευρέτες ισχυρίζονται ότι μετά την προσθήκη ενός στρώματος βισμούθιου και του οξειδίου του στους ακροδέκτες της μπαταρίας για να αποφευχθεί η ανάπτυξη μεταλλικών δενδριτών, οι μπαταρίες νερού διαρκούν περίπου όσο οι ανταγωνιστές τους.
"Οι μπαταρίες μας διαρκούν τώρα σημαντικά περισσότερο - συγκρίσιμες με τις εμπορικές μπαταρίες ιόντων λιθίου στην αγορά - καθιστώντας τις ιδανικές για υψηλής ταχύτητας, εντατική χρήση σε πραγματικές συνθήκες", λέει ο Ma.
Όσον αφορά την ενεργειακή πυκνότητα, σύμφωνα με την ομάδα, εξακολουθούν να υστερούν πολύ πίσω από αυτά ιόντων λιθίου, αλλά τα πλησιάζουν γρήγορα.
"Πρόσφατα δημιουργήσαμε μια μπαταρία νερού ιόντων μαγνησίου με ενεργειακή πυκνότητα 75 βατωρών ανά κιλό (Wh kg-1) - 30% περισσότερο από τις τελευταίες μπαταρίες αυτοκινήτων Tesla", λένε.
Η ομάδα ισχυρίζεται επίσης ότι έχει μια σαφή πορεία για τη βελτίωση της ενεργειακής πυκνότητας της μπαταρίας. Το πρώτο βήμα θα είναι η ενσωμάτωση νέων νανοϋλικών στον ηλεκτρολύτη, ο πιθανότερος υποψήφιος για τον οποίο είναι το μαγνήσιο. Εάν είναι επιτυχής, η συμπλήρωση [προσθήκη] μαγνησίου θα μπορούσε να τους επιτρέψει να επιτύχουν ανταγωνιστικά επίπεδα αποθήκευσης ενέργειας μέσα σε
λίγα χρόνια.
Ο καθηγητής Tianyi Ma (αριστερά) και ο Δρ Lingfeng Zhu από το Πανεπιστήμιο RMIT με την μπαταρία νερού της ομάδας."Οι μπαταρίες νερού ιόντων μαγνησίου έχουν τη δυνατότητα να αντικαταστήσουν τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος βραχυπρόθεσμα - ένα έως τρία χρόνια - και ενδεχομένως να αντικαταστήσουν τις μπαταρίες ιόντων λιθίου μακροπρόθεσμα, σε 5 έως 10 χρόνια", εξήγησε ο Ma. "Το μαγνήσιο είναι ελαφρύτερο από τα εναλλακτικά μέταλλα, συμπεριλαμβανομένου του ψευδαργύρου και του νικελίου, έχει μεγαλύτερη δυνητική ενεργειακή πυκνότητα και θα επιτρέψει μπαταρίες με ταχύτερους χρόνους φόρτισης και καλύτερες δυνατότητες για την υποστήριξη συσκευών και εφαρμογών που καταναλώνουν ενέργεια".
Εν τω μεταξύ, σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα, οι μπαταρίες τους μπορούν ήδη να χρησιμοποιηθούν σε συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης κλίμακας, ειδικά δεδομένης της αυξημένης ασφάλειάς τους και της χαμηλότερης τοξικότητας σε σύγκριση με τις παραδοσιακές τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας. Ωστόσο, αναγνωρίζουν ότι ο απώτερος στόχος είναι να προσφέρουν μια ασφαλέστερη εναλλακτική λύση στις τρέχουσες μπαταρίες που θα ταιριάζουν ή ακόμα και θα τις υπερβαίνουν σε διάρκεια ζωής και ενεργειακή πυκνότητα και μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε αυτοκίνητα, σπίτια και καθημερινές ηλεκτρονικές συσκευές.
"Καθώς η τεχνολογία μας εξελίσσεται, άλλες εφαρμογές για μικρή αποθήκευση ενέργειας, όπως η τροφοδοσία σπιτιών και συσκευών ψυχαγωγίας, θα μπορούσαν να γίνουν πραγματικότητα", λέει ο Ma.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου