Miközben az Egyesült Államokban a járművek naponta hétmillió hordó benzint fogyasztanak el, a tudósok megpróbálnak környezetbarát megoldásokat találni a világ egyre növekvő közlekedési energiaszükségleteinek kielégítéséhez, ezek egyike a lítium-levegő akkumulátor.

A lítium-levegő akkuk egy katalitikus levegő katódot használnak, ami oxigénnel táplál egy lítium anódot. Sokan tekintik a fémalapú akkuk csúcsának, ami bőséges levegő ellátással, környezetbarát megoldásokkal és elfogadható biztonsággal büszkélkedhet. Mivel a lítium hevesen reagál a vízre, egy nemvizes elektrolitot alkalmaznak egy szerves polimer elválasztóhártyával a levegőből történő oxigén ellátás elősegítéséhez.

A technológia elvileg majdnem annyi energia tárolására képes mint egy tank benzin, kapacitása öt-tízszerese lehet a lítium-ion akkuknak, amik hamarosan felváltják az eddig a hibrid járművekben előszeretettel alkalmazott nikkel-kadmium akkumulátorokat. Ez a potencia azonban mindaddig nem aknázható ki, amíg több kritikus tudományos kihívást le nem küzdenek a terület kutatói.


Lynn Trahey kutató egy érmeméretű cellát helyez egy tesztelő egységbe, a feladat az akkuk elektrokémiai teljesítményének kiértékelése
Az USA Energiaügyi Minisztériumának (DOE) Argonne Nemzeti Laboratóriuma a biztonságos, nagy energiájú és hosszú élettartamú lítium-ion technológiában szerzett tapasztalataikkal felfegyverkezve próbál megbirkózni a kereskedelmileg is életképes lítium-levegő akkuk által támasztott igen komoly akadályokkal. "A lítium-levegő akkumulátorok megvalósítása előtt tornyosuló akadályokhoz innovációra lesz szükség az anyagtudományokban, a kémiában és műszaki téren egyaránt." - nyilatkozott a laboratórium részéről Eric Isaacs igazgató. "Nagy múlttal rendelkezünk a tudományos kihívások leküzdése terén. Az Argonne elkötelezte magát a lítium-levegő akkumulátor technológia mellett."

Az Argonne számos akkumulátor technika kutatásában és fejlesztésében vett részt az elmúlt négy évtizedben, így valóban van mire alapozniuk. A laboratórium több területen is vezető szerephez jutott, különösen ami az új technikákhoz szükséges új anyagokat illeti. "Ez nem egy rövid távon megvalósuló technológia" - figyelmeztet Jeff Chamberlain, az Argonne műszaki hivatalának egyik vezetője. "Időre és számos tudományos terület együttműködésére van szükség, hogy megfeleljünk a négy fő kihívásnak, a biztonságnak, a költségeknek, az élettartamnak és a teljesítménynek."


Daniel Abraham és Sun-Ho Kang egy akkumulátor összeszerelése közben
A feladat teljesítéséhez az amerikai kutatás egyaránt alkalmaz alap-, alkalmazott- és elméleti tudományokat. Bár a lítium-levegő akkuban óriási lehetőségek rejlenek, a megvalósításhoz idő és a technikát majdan a gyakorlatban is alkalmazó ipari partnerek hathatós együttműködése szükséges. Az Argonne a lítium-ion akkuk és más anyagtudományi megoldásokban is sikeres kapcsolatokat épített ki az ipar nagyobb szereplőivel. Ezek között megtalálható az EnerDel, az Envia, a BASF és a Toda America, emellett azonban a DOE is 8,8 millió dollárral járult hozzá három új akkukutató létesítmény felállításához, amik a prototípusok előállítását, az anyagok előállításának fokozását és a tesztelések elemzését szolgálják a jövőben.