Väčšina z nás vníma vlhkosť v elektronike ako nepriateľa číslo jeden. Pri batériách to platí dvojnásobne, keďže sa vývojári desaťročia snažili akúkoľvek vodu z materiálov odstrániť, aby zabránili degradácii. Vedci z britskej University of Surrey sa však rozhodli ísť proti prúdu a výsledok ich experimentu všetkých zaskočil.

Podľa informácií portálu Science Daily výsledky experimentu ukazujú, že ponechanie vody v nanostruktúrovanom vanadičnane sodnom viedlo k takmer dvojnásobnej kapacite batérie. Tento materiál, ktorý sa bežne tepelne upravuje na vysušenie, v hydratovanom stave nielen lepšie ukladá energiu, ale vykazuje aj prekvapivú stabilitu počas viac ako 400 cyklov.

V súčasnosti dominujú trhu lítiovo-iónové batérie, ktoré využívajú drahé a ťažko dostupné kovy. Hľadanie alternatív je v plnom prúde, pričom sodík patrí medzi najväčších favoritov. Je lacný, dostupný v obrovských množstvách v morskej vode a mineráloch, no doteraz zaostával v efektivite za lítiom. Tento objav by mohol túto priepasť výrazne zmenšiť.

Prevratná zmena v konštrukcii katódy

Katóda je srdcom každej batérie a jej schopnosť udržať náboj priamo ovplyvňuje výkon celého zariadenia. Vedci v štúdii publikovanej v Journal of Materials Chemistry A pracovali s formou nazývanou nanostruktúrovaný vanadičnan sodný hydrát (NVOH). Práve slovo hydrát znamená, že do štruktúry materiálu sú integrované molekuly vody.

Namiesto zbytočného vypaľovania materiálu v peciach tím zistil, že ponechanie vody v nanostruktúre pomáha iónom lepšie sa pohybovať. Výsledkom je nielen vyššia kapacita, ale aj rýchlejšie nabíjanie. Tento proces mení zaužívané postupy vo výrobe, keďže by sa mohol eliminovať jeden energeticky náročný krok – vysúšanie materiálu.

Výskum prináša nádej aj v oblasti udržateľnosti. Ak dokážeme vyrábať batérie z bežne dostupného sodíka s lepším výkonom, znížime environmentálnu záťaž spojenú s ťažbou lítia. Podobne ako sa automobilový priemysel snaží prispôsobiť novým výzvam, o čom svedčí aj náš článok o tom, ako Európa hľadá cestu k sebestačnosti, aj veda v oblasti batérií hľadá spôsoby, ako byť nezávislejšou.

Od batérie k čistej vode

Najfascinujúcejším aspektom tohto objavu je jeho schopnosť fungovať priamo v slanej vode. Keď výskumníci vložili materiál do prostredia slanej vody, batéria nielenže fungovala, ale zároveň začala odstraňovať rozpustené soli. Tento proces, známy ako elektrochemické odsoľovanie, využíva batériu na separáciu sodíka a chloridov.

Dnes sa odsoľovanie vody často spolieha na energeticky náročné procesy. Predstava, že batéria by mohla súčasne skladovať energiu z obnoviteľných zdrojov a zároveň čistiť morskú vodu, znie ako zo sci-fi filmu. V budúcnosti by sme mohli vidieť systémy, ktoré budú využívať morskú vodu ako elektrolyt – lacný, dostupný a bezpečný.

Samozrejme, výskum je stále v počiatočnej fáze a čaká ho cesta k reálnej komercializácii. Ak sa však tieto výsledky potvrdia aj vo veľkom meradle, môže to byť kľúč k ďalšej energetickej revolúcii. Veda o materiáloch neustále napreduje, podobne ako sa to deje pri vývoji nových zdrojov čistej energie, a toto je ďalší dôkaz, že riešenia máme neraz priamo pod nosom.

Zatiaľ čo sa svet pozerá na elektromobilitu, inovácie v základných technológiách batérií budú diktovať tempo celého sektora. Ponechanie vody v katóde síce znie jednoducho, no ide o fundamentálnu zmenu myslenia, ktorá môže zmeniť spôsob, akým budeme v nasledujúcich dekádach uvažovať o skladovaní energie.

Čítajte viac z kategórie: Vesmír a veda