Baterie przepływowe typu redox, które również możemy nazywać akumulatorami, są swoistym rodzajem magazynu energii, który wykorzystuje reakcje chemiczne do produkcji energii. Wszystko odbywa się w przestrzeni pomiędzy dwoma ogniwami elektrochemicznymi – membrana je oddzielająca umożliwia wymianę jonów, która zachodzi podczas fazy wyładowywania akumulatora. To tutaj powstaje energia chemiczna, która jest następnie przemieniana w elektryczną.
Czytaj też:Nowy akumulator kluczem do sukcesu energii odnawialnej? Może magazynować energię na długie miesiące
W konstrukcji takich urządzeń prym wiedzie jeden konkretny pierwiastek i ciężki metal – wanad. Niestety wymaga on wysoko stężonego roztworu kwasu siarkowego, który wpływa na korozję akumulatora i obniżenie jego wydajności. Ponadto rozpuszczalność wanadu wynosi około 1,6 M i pomieści on tylko jeden elektron na cząsteczkę.
Nowy związek dla akumulatorów przepływowych. Wanad idzie do lamusa
Naukowcy z KAIST (Koreański Zaawansowany Instytut Nauki i Technologii) i Uniwersytetu Nauki i Technologii w Pohang opublikowali na łamach Advanced Materials artykuł, w którym badają możliwość wykorzystania organicznego związku w akumulatorze przepływowym redox. Mowa dokładnie o diimidzie naftalenu (NDI).
NDI jest niemal nierozpuszczalny w wodzie, ale nie przeszkodziło to badaczom w pracach nad związkiem. Po jego modyfikacjach osiągnęli rozpuszczalność na poziomie 1,5 M. Jednomolowy NDI przebadali pod kątem działania w akumulatorze. Wyniki okazały się niekiepskie: po 500 cyklach bateria utrzymała 98 proc. swojej pierwotnej pojemności. Spadek wyniósł jedynie 0,004 proc. na jeden cykl. Akumulator podczas testów działał przez 45 dni. W tym okresie stracił jedynie 2 proc. pojemności.
Ponadto uczeni odkryli, że diimid naftalenu może w jednym molu roztworu przechowywać 2 mole elektronów. Jest to więcej w porównaniu z wanadem, co w praktyce skutkuje znacznie wyższą pojemnością. Ponadto NDI jest związkiem organicznym w przeciwieństwie do wanadu, którego trzeba wydobywać z wyczerpywalnych złóż skalnych.
Odkrycie koreańskich naukowców pokazuje przyszłość akumulatorów przepływowych w zupełnie nowym świetle. W czasach, kiedy magazyny energii będą coraz bardziej potrzebne, technologia z NDI może zainteresować wielu producentów.