Berta Sándor
Újfajta akkumulátor egyenlítheti ki az erőművek ingadozását
Az oxigénion-energiatároló rendkívül tartós, nem igényel ritka elemeket és megoldja a tűzveszély problémáját.
A lítiumion-akkumulátorok ma már mindenütt jelen vannak - az elektromos autóktól az okostelefonokig. Ez azonban nem jelenti azt, hogy minden alkalmazási területre a legjobb megoldást jelentik. A Bécsi Műszaki Egyetem munkatársainak most sikerült kifejleszteniük egy olyan oxigénion-akkumulátort, amely számos fontos előnnyel rendelkezik. Az egységnek nincs olyan nagy energiasűrűsége, mint a lítiumion-energiatárolónak, de a tárolókapacitása nem csökken visszafordíthatatlanul az idő múlásával. Regenerálható és így rendkívül hosszú élettartamot tesz lehetővé. További előnyt jelent, hogy az oxigénion-akkumulátorok ritka elemek nélkül is előállíthatók és nem éghető anyagokból készülnek.
"Már jó ideje sok tapasztalatunk van az üzemanyagcellákhoz használható kerámiaanyagokkal. Ez adta az ötletet, hogy megvizsgáljuk, vajon az ilyen anyagok alkalmasak lehetnek-e akkumulátor készítésére is" - jelentette ki Alexander Schmid, a Bécsi Műszaki Egyetem Kémiai Technológiák és Analitika Intézetének munkatársa. Az intézmény csapata által vizsgált kerámiaanyagok képesek kétszeresen negatív töltésű oxigénionokat elnyelni és leadni. Amennyiben elektromos feszültséget kapcsolnak rájuk, akkor az oxigénionok az egyik kerámiaanyagból a másikba vándorolnak, majd újra visszavándorlásra késztethetők, így elektromos áramot generálva.
Az ötletet a bécsi kutatók a spanyol partnerükkel, a barcelonai IREC tudósaival közösen szabadalmaztatták. Az új fejlesztés kiváló megoldás lehet nagy energiatároló rendszerekhez, például a megújuló forrásokból származó elektromos energia megőrzésére. "Az alapelv valójában nagyon hasonlít a lítiumion-akkumulátorhoz. A mi anyagaink azonban néhány fontos előnnyel rendelkeznek. A kerámia nem gyúlékony - így a lítiumion-energiatárolóknál újra és újra előforduló tűzbalesetek gyakorlatilag kizártak. Ezenkívül nincs szükség ritka elemekre, amelyek drágák vagy csak környezetszennyező módon nyerhetők ki" - hangsúlyozta Jürgen Fleig professzor.
"Ebből a szempontból a kerámiaanyagok használata nagy előny, mert nagyon jól alkalmazkodnak. Bizonyos nehezen beszerezhető elemeket viszonylag könnyen helyettesíthetünk más elemekkel" - mutatott rá Tobias Huber, egy másik tudós. Az akkumulátor prototípusa még lantánt használ - egy olyan elemet, amely nem ritka, de még mindig nem teljesen hétköznapi. De a lantán helyettesíthető valami olcsóbb anyaggal is és az ezzel kapcsolatos kutatások már folyamatban vannak. A sok energiatárolóban használt kobalt vagy nikkel teljesen elhagyható lenne.
Az új akkumulátortechnológia talán legfontosabb előnye azonban a hosszú élettartam. "Sok akkumulátorban az a probléma, hogy egy bizonyos ponton a töltéshordozók nem tudnak tovább mozogni. Ekkor már nem tudnak többé áramot termelni, az akkumulátor kapacitása csökken. Sok töltési ciklus után ez komoly problémává válhat" - emelte ki Schmid. Az oxigénion-energiatároló ezzel szemben gond nélkül regenerálható. Amennyiben a mellékreakciók miatt oxigén veszik el, akkor a veszteség egyszerűen pótolható a környezeti levegőből származó oxigénnel.
Az új akkumulátor-koncepciót nem okostelefonokba vagy elektromos autókba szánják, mivel az oxigénion- energiatároló csak körülbelül harmadát éri el a lítiumion-akkumulátoroktól megszokott energiasűrűségnek, s 200 és 400 Celsius-fok közötti hőmérsékleten üzemel, a technológia azonban nagy mennyiségű energia tárolására rendkívül érdekes. "Amennyiben nagykapacitású energiatárolóra van szükség például a nap- vagy szélenergia átmeneti tárolására, az oxigénion-akkumulátor kiváló megoldás. Amennyiben amúgy is energiatároló modulokból építünk egy egész épületet, akkor az alacsonyabb energiasűrűség és a megnövekedett üzemi hőmérséklet nem játszik döntő szerepet. Ott azonban különösen fontosak lennének a mi akkumulátorunk erősségei: a hosszú élettartam, a nagy mennyiségű, ritka elemek nélküli előállítás lehetősége, valamint az, hogy ezeknél az akkumulátoroknál nincs tűzveszély" - taglalta végül a szakember.
A lítiumion-akkumulátorok ma már mindenütt jelen vannak - az elektromos autóktól az okostelefonokig. Ez azonban nem jelenti azt, hogy minden alkalmazási területre a legjobb megoldást jelentik. A Bécsi Műszaki Egyetem munkatársainak most sikerült kifejleszteniük egy olyan oxigénion-akkumulátort, amely számos fontos előnnyel rendelkezik. Az egységnek nincs olyan nagy energiasűrűsége, mint a lítiumion-energiatárolónak, de a tárolókapacitása nem csökken visszafordíthatatlanul az idő múlásával. Regenerálható és így rendkívül hosszú élettartamot tesz lehetővé. További előnyt jelent, hogy az oxigénion-akkumulátorok ritka elemek nélkül is előállíthatók és nem éghető anyagokból készülnek.
"Már jó ideje sok tapasztalatunk van az üzemanyagcellákhoz használható kerámiaanyagokkal. Ez adta az ötletet, hogy megvizsgáljuk, vajon az ilyen anyagok alkalmasak lehetnek-e akkumulátor készítésére is" - jelentette ki Alexander Schmid, a Bécsi Műszaki Egyetem Kémiai Technológiák és Analitika Intézetének munkatársa. Az intézmény csapata által vizsgált kerámiaanyagok képesek kétszeresen negatív töltésű oxigénionokat elnyelni és leadni. Amennyiben elektromos feszültséget kapcsolnak rájuk, akkor az oxigénionok az egyik kerámiaanyagból a másikba vándorolnak, majd újra visszavándorlásra késztethetők, így elektromos áramot generálva.
Az ötletet a bécsi kutatók a spanyol partnerükkel, a barcelonai IREC tudósaival közösen szabadalmaztatták. Az új fejlesztés kiváló megoldás lehet nagy energiatároló rendszerekhez, például a megújuló forrásokból származó elektromos energia megőrzésére. "Az alapelv valójában nagyon hasonlít a lítiumion-akkumulátorhoz. A mi anyagaink azonban néhány fontos előnnyel rendelkeznek. A kerámia nem gyúlékony - így a lítiumion-energiatárolóknál újra és újra előforduló tűzbalesetek gyakorlatilag kizártak. Ezenkívül nincs szükség ritka elemekre, amelyek drágák vagy csak környezetszennyező módon nyerhetők ki" - hangsúlyozta Jürgen Fleig professzor.
"Ebből a szempontból a kerámiaanyagok használata nagy előny, mert nagyon jól alkalmazkodnak. Bizonyos nehezen beszerezhető elemeket viszonylag könnyen helyettesíthetünk más elemekkel" - mutatott rá Tobias Huber, egy másik tudós. Az akkumulátor prototípusa még lantánt használ - egy olyan elemet, amely nem ritka, de még mindig nem teljesen hétköznapi. De a lantán helyettesíthető valami olcsóbb anyaggal is és az ezzel kapcsolatos kutatások már folyamatban vannak. A sok energiatárolóban használt kobalt vagy nikkel teljesen elhagyható lenne.
Az új akkumulátortechnológia talán legfontosabb előnye azonban a hosszú élettartam. "Sok akkumulátorban az a probléma, hogy egy bizonyos ponton a töltéshordozók nem tudnak tovább mozogni. Ekkor már nem tudnak többé áramot termelni, az akkumulátor kapacitása csökken. Sok töltési ciklus után ez komoly problémává válhat" - emelte ki Schmid. Az oxigénion-energiatároló ezzel szemben gond nélkül regenerálható. Amennyiben a mellékreakciók miatt oxigén veszik el, akkor a veszteség egyszerűen pótolható a környezeti levegőből származó oxigénnel.
Az új akkumulátor-koncepciót nem okostelefonokba vagy elektromos autókba szánják, mivel az oxigénion- energiatároló csak körülbelül harmadát éri el a lítiumion-akkumulátoroktól megszokott energiasűrűségnek, s 200 és 400 Celsius-fok közötti hőmérsékleten üzemel, a technológia azonban nagy mennyiségű energia tárolására rendkívül érdekes. "Amennyiben nagykapacitású energiatárolóra van szükség például a nap- vagy szélenergia átmeneti tárolására, az oxigénion-akkumulátor kiváló megoldás. Amennyiben amúgy is energiatároló modulokból építünk egy egész épületet, akkor az alacsonyabb energiasűrűség és a megnövekedett üzemi hőmérséklet nem játszik döntő szerepet. Ott azonban különösen fontosak lennének a mi akkumulátorunk erősségei: a hosszú élettartam, a nagy mennyiségű, ritka elemek nélküli előállítás lehetősége, valamint az, hogy ezeknél az akkumulátoroknál nincs tűzveszély" - taglalta végül a szakember.