Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον καθηγητή LI Xianfeng από
το Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) της
Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών (CAS), σε συνεργασία
με την ομάδα του καθηγητή FU Qiang επίσης από το DICP, ανέπτυξαν
μια νέα γενιά μπαταριών για ηλεκτρικά οχήματα με βάση το
βρώμιο και το ιώδιο.
Πιο αποδοτικές, λιγότερο
εύφλεκτες
Εάν ισχύουν όσα υποστηρίζουν οι Κινέζοι ερευνητές, οι νέες
μπαταρίες που αναπτύσσουν θα φέρουν την επανάσταση στο χώρο της
ηλεκτροκίνησης, καθώς είναι δυο φορές πιο αποδοτικές από
τις αντίστοιχες των ιόντων λιθίου και σαφώς λιγότερο
εύφλεκτες, καθώς χρησιμοποιούν νερό ως διαλύτη για τους
ηλεκτρολύτες.
Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει μια μπαταρία που βασίζεται
ουσιαστικά στα υδατικά διαλύματα. Έχουν πετύχει μέχρι στιγμής η
χωρητικότητα τους να είναι άνω των 840 Ah/L, με
την ενεργειακή πυκνότητα να φθάνει έως και τα 1200
Wh/L, σύμφωνα με όσα δημοσίευσαν στο ακαδημαϊκό περιοδικό
Nature Energy.
Πως
λειτουργούν
Για να βελτιώσουν την ενεργειακή πυκνότητα αυτών των μπαταριών,
οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα μικτό διάλυμα αλογόνου ιόντων
ιωδίου (I-) και ιόντων βρωμιδίου (Br-) ως
ηλεκτρολύτη. Ανέπτυξαν μια αντίδραση μεταφοράς πολλών
ηλεκτρονίων, μεταφέροντας το Ι- στο στοιχείο ιωδίου (Ι2) και στη
συνέχεια στο ιωδικό (ΙΟ3-).
Οι ερευνητές τόνισαν ότι κατά τη διάρκεια της
διαδικασίας φόρτισης , το I- οξειδώθηκε σε IO3- στη θετική
πλευρά και το παραγόμενο H+ οδηγήθηκε στην αρνητική πλευρά με τη
μορφή υποστηρικτικού ηλεκτρολύτη. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας
εκκένωσης, τα Η+ «μετακινήθηκαν» από τη θετική πλευρά και το ΙΟ3-
μειώθηκε σε Ι-.
Η ανεπτυγμένη κάθοδος μεταφοράς πολλαπλών
ηλεκτρονίων είχε χωρητικότητα 840 Ah/L. Συνδυάζοντας την
κάθοδο με μεταλλικό Cd για να σχηματιστεί μια πλήρης μπαταρία, οι
ερευνητές πέτυχαν ενεργειακή πυκνότητα έως και 1200 Wh/L!
Σύμφωνα με τους ερευνητές, το Br- που προστέθηκε στον
ηλεκτρολύτη, θα μπορούσε να δημιουργήσει πολικό βρωμιούχο ιώδιο
(IBr) κατά τη διαδικασία φόρτισης, το οποίο διευκολύνει την
αντίδραση με το H2O για να σχηματιστεί IO3-.
Κατά τη διάρκεια της εκφόρτισης, το IO3- μπορούσε να οξειδώσει
το Br- σε Br2, συμμετέχοντας στην ηλεκτροχημική αντίδραση
πραγματοποιώντας αναστρέψιμη και ταχεία εκκένωση
του IO3-.
Ως εκ τούτου, το ενδιάμεσο βρωμιούχου που σχηματίστηκε κατά τη
διαδικασία φόρτισης και εκφόρτισης βελτιστοποίησε τη
διαδικασία αντίδρασης, βελτιώνοντας αποτελεσματικά την
κινητική και την «αναστρεψιμότητα» της ηλεκτροχημικής
αντίδρασης.
Σύμφωνα τους ερευνητές που εξέτασαν τον ηλεκτρολύτη,
διαπίστωσαν, ότι ο κύκλος ζωής των μπαταριών θα μπορούσε να
επεκταθεί σε 1.000 κύκλους, «επιδεικνύοντας σημαντική
σταθερότητα» όπως χαρακτηριστικά τόνισαν.
Η εργασία της κινεζικής ερευνητικής ομάδας δείχνει ότι μπορούν
να αναπτυχθούν μπαταρίες νερού με υψηλή ενεργειακή πυκνότητα και
μένει να δούμε στην πράξη κατά πόσον οι εν λόγω μπαταρίες
θα περάσουν στην παραγωγή και πότε.
