Elektrolit, który zmienia reguły gry
Sekretem japońskiego osiągnięcia okazał się specjalny stały elektrolit o skomplikowanej formule Ba0.5Ca0.35Na0.15H1.85. Materiał ten, oparty na strukturze krystalicznej anti-α-AgI, charakteryzuje się wyjątkowymi właściwościami przewodzenia jonów wodorkowych. W temperaturze pokojowej jego przewodność jonowa wynosi 2.1 × 10-5 S cm-1, co w połączeniu ze stabilnością elektrochemiczną czyni go idealnym kandydatem do długoterminowego magazynowania wodoru. Wcześniejsze próby z ciekłymi elektrolitami kończyły się rozczarowaniem. Transport jonów wodorowych pozostawiał wiele do życzenia, a materiały nie były w stanie osiągnąć zakładanej pojemności. Nowe rozwiązanie wydaje się przełamywać te ograniczenia, choć oczywiście będzie trzeba jeszcze przejść od warunków laboratoryjnych do codziennego życia.
Czytaj też: Europa ma energetyczne wybawienie. Nowe panele słoneczne są iście kosmiczne
Najbardziej imponujący jest fakt, że bateria wykorzystująca wodorek magnezu jako anodę osiągnęła pełną teoretyczną pojemność magazynowania wynoszącą około 2030 mAh g⁻¹, co przekłada się na 7.6% wagowej zawartości wodoru. To kamień milowy, którego nie udało się wcześniej zrealizować w tak niskich temperaturach pracy.
Zademonstrowaliśmy działanie baterii Mg–H2 jako bezpiecznego i wydajnego urządzenia do przechowywania energii wodorowej, osiągając wysoką pojemność, niską temperaturę oraz odwracalne pochłanianie i uwalnianie gazowego wodoru – wyjaśnia Naoki Matsui z Institute of Science Tokyo
Porównanie z dotychczasowymi metodami termicznymi, wymagającymi 300-400 stopni Celsjusza, pokazuje skalę postępu. Obniżenie temperatury pracy nie tylko redukuje koszty energetyczne, lecz dodatkowo otwiera drogę do tworzenia bardziej kompaktowych systemów. Choć sceptyk mógłby zauważyć, że 90 stopni to wciąż temperatura wody bliskiej wrzenia, więc wyzwania techniczne pozostają.
Bezpieczeństwo przede wszystkim
Przechowywanie wodoru w stanie stałym eliminuje wiele obaw związanych z zbiornikami gazowymi pod wysokim ciśnieniem, co ma kluczowe znaczenie szczególnie w motoryzacji. Stabilność nowego elektrolitu pozwala na łączenie go z różnymi elektrodami wodorowo-metalowymi, co teoretycznie umożliwia skalowanie technologii do różnych zastosowań.
Te właściwości naszej baterii do przechowywania wodoru były wcześniej nieosiągalne za pomocą konwencjonalnych metod termicznych lub ciekłych elektrolitów, oferując podstawę dla wydajnych systemów przechowywania wodoru, odpowiednich do wykorzystania jako nośniki energii – dodaje Takashi Hirose, główny autor badania
Czytaj też: Organiczne ogniwa z rekordową wydajnością. Nieoczywista współpraca napędza fotowoltaikę
Patrząc realistycznie, japońskie osiągnięcie to dopiero pierwszy krok. Przejście do masowej produkcji zajmie jeszcze nieco czasu, o ile rzecz jasna uda się uporać z wszelkimi ograniczeniami. Niemniej jednak obniżenie temperatury pracy z 400 do 90 stopni Celsjusza to niewątpliwy postęp, który może przybliżyć nas do era praktycznej gospodarki wodorowej. Być może w końcu uda się wykorzystać potencjał wodoru nie tylko w teorii, ale i w codziennych zastosowaniach. A wodór niewątpliwie go posiada, szczególnie, iż jest wyjątkowo nieszkodliwym dla środowiska źródłem energii.