Nova membrana za jeftino skladištenje energije

Baterije koje su izumljene prije gotovo pet desetljeća mogle bi se u skoroj budućnosti naći na čelu tehnologija za pohranu energije, zahvaljujući istraživanju znanstvenika MIT-a. Istraživanje pod vodstvom profesora MIT-a Donalda Sadowaya, postdoktoranda Huayi Yin i Bricea Chunga, obuhvatilo je bateriju koja se temelji na elektrodama od natrija i niklovog klorida uz korištenje nove vrste metalne mrežaste membrane. Iako se osnovna kemija u bateriji koju je tim koristio temelji na tekućem natrijevom materijalu elektroda, prvi put opisanom 1968. godine, koncept nikada nije zaživio u praksi zbog jednog velikog nedostatka: zahtijeva korištenje tanke membrane za razdvajanje rastaljenih komponenti, a jedini poznati materijal s potrebnim svojstvima za tu membranu bila je keramika. Takve membrane učinile su baterije previše krhkima u uvjetima rada u stvarnom svijetu, pa osim u nekoliko specijaliziranih industrijskih aplikacija sustav nikada nije bio široko implementiran.

Profesor Sadoway i njegov tim imali su drukčiji pristup, zaključkom da funkcije te membrane može pružiti posebno obložena metalna mreža, znatno jači i fleksibilniji materijal koji bi mogao om ogućiti zahtjevne primjene u industrijskim sustavima za pohranu energije.

Znanstvenici MIT-a kažu da je ovo veliki iskorak, jer ta vrsta baterije koja uključuje jeftine i obilne sirovine, vrlo sigurne radne karakteristike i sposobnost da prođe kroz mnoge cikluse punjenja i pražnjenja bez degradacije, konačno može zaživjeti u praktičnoj primjeni.

Kako su Sadoway i njegov tim istraživali razne mogućnosti za različite komponente u bateriji na bazi rastaljenog metala, bili su iznenađeni rezultatima jednog od testova pomoću olovnih spojeva. "Otvorili smo ćeliju i našli kapljice unutar ispitne komore, odnosno kapljice rastopljenog olova", kaže Sadoway. "Ali, umjesto da djeluje kao membrana, kako se očekuje, spojeni materijal djeluje kao elektroda i aktivno sudjeluje u elektrokemijskoj reakciji baterije. Membrana je izvršila svoju ulogu - selektivno dopuštajući određenim molekulama prolazak, uz istovremeno blokiranje drugih na sasvim drugačiji način, koristeći svoje električne karakteristike.

Nakon eksperimentiranja s različitim spojevima, tim je utvrdio da obična čelična mreža obložena otopinom titanijevog nitrida može obavljati sve funkcije prethodno korištenih keramičkih membrana, ali bez svojstava lomljivosti i krhkosti. Rezultati ovih istraživanja mogli bi dovesti do mnoštva jeftinih i izdržljivih materijala koji su praktični za izradu velikih akumulatora.

Sadoway upozorava da takve baterije ne bi bile pogodne za korištenje u automobilima ili telefonima, jer njihova glavna primjena leži u velikim, fiksnim postrojenjima u kojima je manje važna veličina i težina u odnosu na troškove. U tim aplikacijama, jeftina tehnologija akumulatora mogla bi dovesti do znatno većeg udjela obnovljivih izvora energije i drastičnog smanjenja fosilnih goriva.