Vedci z Ázie predstavili batériu, ktorá môže výrazne zamiešať kartami v energetike. Nový typ vodnej batérie podľa nich vydrží viac ako 120 000 nabíjacích cyklov, pričom používa netoxické materiály a nepredstavuje riziko požiaru typické pre dnešné lítium-iónové systémy.

Za vývojom stoja výskumníci z City University of Hong Kong a Southern University of Science and Technology, na ktorých upozornil Interesting Engineering.

Ich riešenie je založené na zaujímavom princípe. Ako základ elektrolytu využíva takzvanú tofu soľanku, teda tekutinu, ktorá vzniká pri výrobe tofu. Výsledkom je vodná batéria fungujúca v neutrálnych podmienkach, ktorá podľa vedcov kombinuje vysokú stabilitu s výrazne nižšou ekologickou záťažou.

Prekvapila životnosťou

Výskumný tím tvrdí, že nový systém používa organické elektródy a neutrálny elektrolyt, ktorý nie je toxický ani agresívny. Práve táto kombinácia má stáť za extrémnou životnosťou.

„V porovnaní so súčasnými vodnými batériovými systémami náš systém ponúka výnimočnú dlhodobú cyklickú stabilitu a environmentálnu šetrnosť v neutrálnych podmienkach,“ uviedli vedci vo svojej štúdii.

Podľa publikovaných údajov dokáže batéria zvládnuť viac ako 120 000 nabíjacích cyklov. To je číslo, ktoré výrazne presahuje možnosti väčšiny dnešných technológií. Bezpečnosť má byť pritom porovnateľná s obyčajnou slanou vodou. Batéria nie je horľavá a nepracuje v kyslom prostredí, takže riziko požiaru alebo chemického poškodenia je minimálne.

Výskumníci dodávajú, že výsledky zatiaľ poukazujú na veľký potenciál technológie. „Takýto výkon zdôrazňuje výskumný potenciál našej práce a ukazuje jej prísľub pre praktické využitie,“ doplnil tím.

Problém pre lítium-iónové batérie

Dnešný svet stojí najmä na lítium-iónových akumulátoroch. Nachádzajú sa v smartfónoch, notebookoch, elektromobiloch aj v mnohých energetických úložiskách. Majú však viacero slabín. Pri poškodení môžu začať horieť a v extrémnych prípadoch dochádza k takzvanému tepelnému úniku, ktorý môže spôsobiť požiar alebo explóziu.

lítium-iónové batérie

Okrem bezpečnosti je problémom aj životnosť. Bežná batéria v smartfóne zvládne približne osemsto cyklov, kým začne citeľne degradovať. Batérie v elektromobiloch sa obvykle pohybujú medzi približne 1500 až 3000 cyklami. Aj kvalitné sieťové úložiská energie na báze LFP článkov sa väčšinou dostanú na hodnoty medzi 6000 a 10 000 cyklami.

Práve tu prichádza vodná technológia s obrovským rozdielom. Ak sa potvrdí životnosť nad hranicou stotisíc cyklov, ide o skok o celé rády. Takéto úložisko by mohlo fungovať roky bez výrazného poklesu výkonu.

Vodné batérie majú aj ďalšie výhody. Nie sú horľavé, obsahujú menej toxických materiálov a potenciálne môžu využívať lacnejšie suroviny. Ich slabinou bola doteraz najmä nižšia energetická hustota a technické limity vody, ktorá sa pri určitom napätí rozkladá.

Copilot Designer/Inlyte Energy

Skutočná skúška ešte len príde

Aj keď čísla z laboratória vyzerajú veľmi presvedčivo, história vývoja batérií je plná sľubných objavov, ktoré sa nikdy nedostali do reálnej výroby. Najväčšou výzvou býva škálovanie technológie, jej cena a spoľahlivosť mimo kontrolovaného prostredia výskumného laboratória.

Práve energetická hustota môže rozhodnúť o tom, kde sa nová batéria uplatní. V zariadeniach ako smartfóny alebo notebooky je každý milimeter priestoru dôležitý, preto tam zatiaľ dominujú kompaktné lítium-iónové články. Vodné batérie sú však zaujímavé pre iné oblasti.

Najväčší potenciál majú v stacionárnych energetických úložiskách. Ide napríklad o vyrovnávanie výroby zo solárnych alebo veterných elektrární. V takýchto prípadoch je bezpečnosť, životnosť a cena často dôležitejšia než maximálna hustota energie. Ak by sa technológia podarila preniesť do priemyselnej výroby, mohla by nájsť miesto aj v záložných systémoch dátových centier, energetických projektoch v odľahlých regiónoch alebo dokonca vo vojenskej infraštruktúre.

Vodná batéria založená na tofu soľanke zatiaľ existuje najmä v akademickom prostredí. Napriek tomu ukazuje smer, ktorým sa môže vývoj úložísk energie uberať.

Čítajte viac z kategórie: Novinky