Οι επιστήμονες βρήκαν μεγάλη χωρητικότητα αποθήκευσης σε μπαταρίες με βάση το νερό

Οι επιστήμονες του πανεπιστημίου Texas A&M κάνουν δοκιμές με ηλεκτρόδια μπαταριών χωρίς μέταλλο, με βάση το νερό και ανακάλυψαν ότι η διαφορά στη χωρητικότητα αποθήκευσης ενέργειας φτάνει έως και 1.000%.

Στην εργασία των επιστημόνων, που δημοσιεύτηκε στο Nature Materials αυτή την εβδομάδα, αναφέρεται ότι οι μπαταρίες με βάση το νερό ή υδατικές μπαταρίες αποτελούνται από μια κάθοδο -το αρνητικά φορτισμένο ηλεκτρόδιο- μια άνοδο – το θετικά φορτισμένο ηλεκτρόδιο- και έναν ηλεκτρολύτη, όπως οι παραδοσιακές μπαταρίες.

Αλλά σε αυτήν την μπαταρία με βάση το νερό, οι κάθοδοι και οι άνοδοι είναι πολυμερή που μπορούν να αποθηκεύσουν ενέργεια και ο ηλεκτρολύτης είναι νερό αναμεμειγμένο με οργανικά άλατα.

Ο ηλεκτρολύτης μεταφέρει τα ιόντα – τα σωματίδια που φέρουν φορτίο – εμπρός και πίσω μεταξύ της καθόδου και της ανόδου, και ο ηλεκτρολύτης είναι επίσης το κλειδί για την αποθήκευση ενέργειας μέσω των αλληλεπιδράσεών του με το ηλεκτρόδιο.

Σύμφωνα με το έγγραφό, τα ηλεκτρόδια – τα «οξειδοαναγωγικά ενεργά μη συζευγμένα ριζικά πολυμερή» – είναι πολλά υποσχόμενοι υποψήφιοι για μπαταρίες με βάση το νερό λόγω της υψηλής τάσης εκφόρτισης των πολυμερών και της γρήγορης κινητικής οξειδοαναγωγής.

Ωστόσο, οι ερευνητές σημειώνουν στην περίληψη της εργασίας τους ότι λίγα είναι γνωστά σχετικά με τον μηχανισμό αποθήκευσης ενέργειας αυτών των πολυμερών σε ένα υδατικό περιβάλλον. Η ίδια η αντίδραση είναι πολύπλοκη και δύσκολο να επιλυθεί λόγω της ταυτόχρονης μεταφοράς ηλεκτρονίων, ιόντων και μορίων νερού.

Οι ερευνητές προτείνουν ότι οι μπαταρίες με βάση το νερό μπορεί να είναι σε θέση να μετριάσουν πιθανές ελλείψεις μετάλλων όπως το κοβάλτιο και το λίθιο, καθώς και να εξαλείψουν την πιθανότητα πυρκαγιάς μπαταριών.

Η ερευνητική ομάδα διεξήγαγε επίσης υπολογιστική προσομοίωση και ανάλυση και θα πραγματοποιήσει περαιτέρω προσομοιώσεις για να κατανοήσουν καλύτερα τη θεωρία.