Ar putea fi o lovitură decisivă pentru mașinile pe benzină. Japonezii au creat o baterie de cel puțin 10 ori mai eficientă

Stocarea energiei pe bază de hidrogen ar funcționa la temperaturi de până la patru ori mai scăzute decât era posibil anterior, într-un proiect realizat de cercetători de la Institutul de Știință din Tokyo.

Cercetătorii au obținut o baterie de hidrogen care folosește hidrură de magneziu ca anod și hidrogen gazos pe post de catod, precum și un electrolit în stare solidă cu o structură cristalină, transmite marți Live Science, preluat de Agerpres.

Funcționare la 90 de grade, în loc de 300-400

Într-un studiu publicat pe 18 septembrie în revista Science, oamenii de știință au observat că această baterie poate funcționa la 90 de grade Celsius, în loc de temperaturile de funcționare de 300-400 de grade Celsius necesare pentru metodele actuale de stocare a hidrogenului în stare solidă.

„Aceste proprietăți ale bateriei noastre de stocare a hidrogenului erau anterior imposibil de atins prin metode termice convenționale sau electroliți lichizi, oferind o bază pentru sisteme eficiente de stocare a hidrogenului, potrivite pentru utilizarea ca purtători de energie", a declarat autorul principal al studiului, Takashi Hirose, profesor asociat la Institutul de Cercetări Chimice (ICR) al Universității Kyoto, într-un comunicat.

Citește și

Cum să prelungești durata de viață a bateriei telefonului mobil

Avantaje față de tehnologiile existente

Bateriile cu hidrogen cu componente în stare solidă există deja, la fel ca și pilele de combustie cu hidrogen. Primele, însă, necesită temperaturi ridicate de funcționare, în timp ce cele din urmă nu sunt la fel de eficiente ca bateriile litiu-ion.

Însă, cu această nouă baterie de hidrogen, oamenii de știință au atins capacitatea teoretică completă de stocare a anodului MgH2 și o conductivitate ionică ridicată la temperatura camerei.

Secretul: Electrolitul solid cu structură cristalină

Nucleul acestei baterii de hidrogen constă în electrolitul său solid. Format din hidrură de bariu, hidrură de calciu și hidrură de sodiu, electrolitul are o structură cristalină care oferă atât o stabilitate electrochimică ridicată, cât și o conductivitate ionică ridicată, în special în ceea ce privește ionii de hidrogen, la temperaturi relativ scăzute.

În practică, bateria funcționează la fel ca una litiu-ion, cu excepția faptului că în loc de ioni încărcați pozitiv care se deplasează prin electrolit, această nouă baterie folosește ioni de hidrură care poartă o sarcină negativă și pot trece prin structura sa cristalină.

La furnizarea de energie (descărcare), hidrogenul gazos din catod trece printr-o reacție chimică care îl reduce în ioni de hidrură care se deplasează prin electrolit către anodul de magneziu, unde se oxidează pentru a forma MgH2. În această stare, au loc reacții de oxidare-reducere (redox), determinând anodul încărcat negativ să piardă electroni. Aceștia curg printr-un circuit extern către catod, care are acum o sarcină netă pozitivă - și, procedând astfel, furnizează energie dispozitivelor sau sistemelor conectate.

Capacitate de 10 ori mai mare decât litiu-ionul

Cu acest design al bateriei, hidrogenul gazos poate fi stocat și eliberat într-o celulă în stare solidă la cerere, cu o capacitate de 2.030 mAh pe gram.

Pentru referință, bateriile litiu-ion tind să aibă o capacitate de 154 până la 203 mAh pe gram, în timp ce unele dintre cele mai bune telefoane au capacități ale bateriei litiu-ion de 5.000 mAh pentru întreaga celulă.

Aceasta înseamnă că bateria cu hidrogen are o capacitate de stocare de aproximativ 10 ori mai mare decât bateriile litiu-ion actuale, un avantaj semnificativ pentru vehiculele electrice.

Nu încă gata pentru smartphone-uri

Deși temperatura de funcționare este puțin sub punctul de fierbere al apei, ceea ce înseamnă că o astfel de baterie nu este gata pentru utilizare în dispozitive electronice de zi cu zi, cum ar fi smartphone-urile sau laptopurile, există posibilitatea ca aceasta să deschidă calea pentru o stocare mai eficientă și mai ușoară a hidrogenului.

Acest lucru, la rândul său, ar putea determina vehiculele electrice să adopte baterii cu hidrogen în locul bateriilor litiu-ion, care sunt grele și suferă de degradare, precum și de scădere a eficienței pe parcursul duratei lor de viață.

Bateriile litiu-ion au câteva dezavantaje majore:

• Greutate mare care reduce autonomia vehiculelor

• Degradare în timp care reduce capacitatea

• Timp lung de încărcare comparativ cu alimentarea cu combustibil

• Resurse limitate de litiu la nivel global

• Impact de mediu din extracția și reciclarea litiului

Hidrogenul: Combustibilul verde al viitorului

O stocare mai bună a hidrogenului, fără a fi nevoie de sisteme de înaltă presiune, răcire extremă sau temperaturi ridicate de funcționare, ar putea deschide și mai mult utilizarea hidrogenului ca sursă de energie verde.

Dacă este extinsă și pusă în producție, această descoperire în domeniul bateriilor ar putea continua să propulseze hidrogenul ca și combustibil al viitorului.

Avantajele hidrogenului ca energie verde

Hidrogenul prezintă mai multe avantaje ca sursă de energie:

• Zero emisii - singura emisie este apa

• Abundență - hidrogenul este cel mai răspândit element din univers

• Reîncărcare rapidă - similar cu alimentarea cu combustibil tradițional

• Densitate energetică mare - mai multă energie pe unitate de greutate

• Versatilitate - poate fi folosit în multe aplicații

Articol recomandat de sport.ro

Reacția uluitoare a rușilor, după ce Anastasia Potapova a ales cetățenia austriacă: ”Ce a câștigat ea pentru noi?”