Naukowcy z UNSW Sydney dokonali znaczącego przełomu w technologii przechowywania energii, tworząc nowy akumulator protonowy, która wykorzystuje protony zamiast tradycyjnych jonów litu. Dzięki zastosowaniu innowacyjnego materiału organicznego o nazwie tetraaminobenzochinon (TABQ), ogniwo oferuje wyjątkową wydajność, trwałość i stabilność nawet w ekstremalnych warunkach.
Czytaj też: Niepalne akumulatory nadchodzą. Nowa era magazynowania energii
Jak podkreślił prof. Chuan Zhao, nowy materiał TABQ pozwala na efektywne przechowywanie energii i szybki transport protonów:
Stworzyliśmy nowoczesny materiał o wysokiej pojemności, który umożliwia przechowywanie protonów z wysoką efektywnością.
Ten akumulator wytrzyma aż 3500 pełnych cykli ładowania
Akumulator protonowy jest w stanie wytrzymać aż 3500 pełnych cykli ładowania i rozładowania, co jest znacznym krokiem naprzód w porównaniu z tradycyjnymi ogniwami litowo-jonowymi, które zwykle tracą użyteczność po ok. 500 cyklach. Dodatkowo, bateria działa dobrze w ekstremalnie niskich temperaturach, co czyni ją wartościowym rozwiązaniem w zimowych warunkach.
Czytaj też: Prościej, taniej i ekologicznie. Koreańska technologia zmienia recykling akumulatorów litowo-jonowych
Kluczowym składnikiem okazał się TABQ, czyli tetraaminobenzachinon. Jest to związek organiczny będący wynikiem modyfikacji tetrachlorobenzochinonu (TCBQ), w którym atomy chloru zostały zastąpione grupami aminowymi. Dzięki tej zmianie TABQ ma lepsze właściwości przechowywania protonów, co pozwala na zwiększenie pojemności i żywotności baterii.
Dr Sicheng Wu z UNSW Sydney dodaje:
Lit jest ograniczonym surowcem, którego zasoby są nierównomiernie rozłożone na świecie. Dodatkowo, ogniwa litowe mają problemy z szybkim ładowaniem, bezpieczeństwem oraz efektywnością w zimowych warunkach.
Akumulatory protonowe oferują atrakcyjną alternatywę, ponieważ korzystają z protonów, które są obfite w naturze i bardziej przyjazne dla środowiska. Protony mają również najmniejszy promień i masę spośród wszystkich elementów, co pozwala na szybszy transport jonów i większą gęstość energii.
Bateria protonowa, z TABQ jako anodą, posiada imponujące właściwości przechowywania energii, a także niższy potencjał redoks niż wcześniejsze materiały organiczne. Dzięki tym właściwościom możliwe jest uzyskanie długiej żywotności i wysokiej pojemności. Badania prototypowe potwierdziły, że ogniwo działa bez kompromisów pod względem wydajności.
Eksperci wskazują, że taki akumulator może być przełomowym rozwiązaniem dla różnych sektorów, w tym dla systemów magazynowania energii na dużą skalę, co jest kluczowe dla lepszego włączenia odnawialnych źródeł energii do sieci elektrycznej. Dzięki bateriom protonowym możliwe byłoby efektywne gromadzenie nadmiaru energii w okresach wysokiej produkcji i jej uwalnianie w czasie szczytowego zapotrzebowania.