Revoluția mașinilor electrice: Japonezii descoperă soluții inovatoare fără litiu-ion
Maşinile electrice ale viitorului ar putea renunţa la bateriile litiu-ion, datorită unui nou progres în domeniul stocării energiei pe bază de hidrogen, realizat de cercetători de la Institutul de Ştiinţă din Tokio. Aceștia au dezvoltat o baterie de hidrogen care foloseşte hidrură de magneziu ca anod şi hidrogen gazos ca catod, precum şi un electrolit solid cu structură cristalină.
Studiul, publicat pe 18 septembrie în revista Science, arată că această baterie poate funcţiona la 90 de grade Celsius, comparativ cu temperaturile de funcţionare de 300-400 de grade Celsius necesare metodelor actuale de stocare a hidrogenului în stare solidă. Takashi Hirose, profesor asociat la Institutul de Cercetări Chimice al Universităţii Kyoto, a menționat că aceste proprietăţi erau anterior imposibile prin metode termice convenţionale sau electroliţi lichizi.
Bateriile cu hidrogen cu componente în stare solidă există deja, dar necesită temperaturi ridicate de funcţionare, iar pilele de combustie cu hidrogen nu sunt la fel de eficiente ca bateriile litiu-ion. Noua baterie de hidrogen a atins capacitatea teoretică completă de stocare a anodului MgH2 şi o conductivitate ionică ridicată la temperatura camerei.
Nucleul bateriei constă în electrolitul solid, format din hidrură de bariu, hidrură de calciu şi hidrură de sodiu, care oferă atât o stabilitate electrochimică ridicată, cât şi o conductivitate ionică superioară, în special pentru ionii de hidrogen, la temperaturi relativ scăzute.
Funcționarea bateriei este similară cu cea a bateriilor litiu-ion, cu diferența că aici se folosesc ioni de hidrură care poartă o sarcină negativă. La descărcare, hidrogenul gazos din catod este convertit în ioni de hidrură, care se deplasează prin electrolit către anodul de magneziu, generând electricitate prin reacții de oxidare-reducere.
La încărcare, procesul se inversează, iar bateria are o capacitate de 2.030 mAh pe gram. Comparativ, bateriile litiu-ion au capacități între 154 şi 203 mAh pe gram, iar unele telefoane dispun de capacități de 5.000 mAh pentru întreaga celulă.
Deşi temperatura de funcţionare este puţin sub punctul de fierbere al apei, ceea ce înseamnă că bateria nu este încă potrivită pentru dispozitive electronice de zi cu zi, descoperirea ar putea deschide calea pentru o stocare mai eficientă şi mai uşoară a hidrogenului. Acest lucru ar putea determina vehiculele electrice să adopte baterii cu hidrogen, înlocuind bateriile litiu-ion, care sunt grele şi suferă de degradare.
O stocare mai bună a hidrogenului, fără necesitatea sistemelor de înaltă presiune sau temperaturi ridicate de funcţionare, ar putea promova utilizarea hidrogenului ca sursă de energie verde. Dacă această descoperire va fi extinsă şi pusă în producţie, ar putea contribui semnificativ la viitorul combustibilului pe bază de hidrogen.
