Tajwańscy naukowcy rozwijają akumulatory magnezowo-jonowe
| Gospodarka ArtykułyKiedy w styczniu 2014 r. zapaliły się akumulatory litowo-jonowe zasilające elektronikę Dreamlinera wiadomość była dla wielu osób szokiem. Winowajcą okazał się zastosowany lit, który łatwo ulega zapłonowi, gdy na przykład wewnątrz baterii uwalniany jest tlen. Baterie zawierające magnez są mniej łatwopalne, ponieważ metal otacza warstwa ochronna tlenku magnezu. Zespół badawczy z Wydziału Inżynierii Materiałowej tajwańskiego Uniwersytetu Narodowego Cheng Kung (NCKU) twierdzi, że opracował nowej generacji baterie magnezowe, które mogłyby zastępować baterie litowe.
W przypadku baterii magnezowych zaletą jest nie tylko mniejsze prawdopodobieństwo ich zapalenia. Jony magnezowe w elektrolicie prowadzą również podwójny ładunek dodatni, zwiększając ilość energii, która może być przechowywana przez akumulator o danym rozmiarze. Szczególnie zainteresowani akumulatorami z jonami magnezu są producenci samochodów o napędzie elektrycznym, ale dotychczas skomercjalizowanie produkcji takich baterii niestety naukowcom umyka.
Jednym z problemów trapiących inżynierów chcących zaprojektować akumulator magnezowy były obawy dotyczące wysokiej reaktywności magnezu. David Prendergast i Liwen Wan, naukowcy z Lawrence Berkeley National Laboratory w Kalifornii, opublikowali w październiku 2014 r. wyniki symulacji komputerowej pokazujące, że reaktywność magnezu jednak nie jest żadną przeszkodą. Istniejące przekonanie, że jony magnezu będą tworzyć złożone związki utrudniające ruch jonów przez elektrolit okazało się błędne. Symulacje wykazały, że jony tworzą tylko cztery wiązania koordynacyjne zamiast sześciu, co daje koordynacyjny związek magnezowo-jonowy znacznie mniejszy i jednocześnie bardziej wydajny niż oczekiwano.
Przedstawiając nowe baterie magnezowe, kierujący zespołem badaczy prof. Fei-Yi Hung powiedział - Kontrolujemy reakcję redukcji i utleniania magnezowych elektrod membranowych oraz magnezowych elektrod proszkowych w celu zwiększenia stabilności prototypu akumulatora. Pojemność baterii magnezowej jest od 8 do 12 razy wyższa niż w baterii litowej. Ponadto 5 razy wyższa jest też efektywność ładowania i rozładowywania.
Profesor porównywał też możliwości pracy urządzeń zasilanych bateriami litowymi i magnezowymi. Urządzenia z akumulatorami litowymi nie mogły bezproblemowo pracować w temperaturze poniżej minus 15°C, a w przypadku zasilania akumulatorem magnezowym uzyskano poprawną pracę w temperaturze od minus 30 do plus 55°C.
Według Davida Prendergasta odkrycie tajwańskiego zespołu powinno teraz skłonić do pracy inne grupy badawcze. Problemem pozostaje nadal opracowanie rozwiązań chemicznych dotyczących anod, katod i elektrolitów tak, aby były wzajemnie kompatybilne i przyjazne dla środowiska.
źródło: National Cheng Kung University
