Na łamach czasopisma Advanced Energy Materials możemy zapoznać się z artykułem naukowców z japońskiego Klastra Pionierskich Badań RIKEN, w którym opisali pierwszy na świecie stały elektrolit transportujący jony wodorkowe w temperaturze pokojowej. Może to być kluczowe odkrycie na drodze do komercjalizacji bardziej wydajnych akumulatorów i ogniw paliwowych opartych na wodorze.
Czytaj też: Najwyższy czas przerzucić się na nowe akumulatory. USA ukazały ciekawe źródło energii
Stale elektrolity przewodzące wodór są niezwykle pożądane w dzisiejszym świecie, ponieważ w przeciwieństwie do obecnie stosowanych membran w ogniwach paliwowych są o wiele tańsze w budowie i wydajniejsze przez dłuższy czas. Niestety transport jonów wodorkowych w niskich temperaturach przez długi czas był dla świata nauki czymś trudnym do osiągnięcia. Japończycy, zdaje się, znaleźli remedium na ten problem.
Akumulatory na wodór? Japońscy eksperci zaczęli od opracowania stałego elektrolitu
Badania skupiały się dokładnie wokół wodorków lantanu. Stało się tak z kilku powodów: związki te mają strukturę krystaliczną oraz mogą przewodzić jony w temperaturze poniżej 100 st. C. Niestety w temperaturze pokojowej przyłączenie się wodoru do lantanu jest bardzo słabe, co uniemożliwia efektywne przewodzenie – informują naukowcy. Wobec tego postanowiono zastąpić część lantanu innym pierwiastkiem – strontem. Do tego dodano jeszcze „szczyptę” tlenu i przepis na wydajny elektrolit gotowy. Uzyskano materiał o wzorze La1-xSrxH3-x-2yOy.
Stały elektrolit przetestowano w próbnym ogniwie paliwowym z tytanem. Naukowcy odkryli, przy jakiej dokładnej ilości strontu dochodzi do całkowitej przemiany tytanu w wodorek tytanu, co oznaczało zero zmarnowanym jonów wodorkowych.
Czytaj też: Samochody elektryczne doczekały się zbawiciela. Giganci połączyli siły i chcą zrewolucjonizować akumulatory
Doniesienia z Japonii są tak naprawdę dopiero wierzchołkiem góry lodowej, ale w pozytywnym sensie. Okazuje się, że stałe elektrolity bazujące na transporcie jonów wodorkowych są możliwe do wykonania oraz, że domieszkowanie ich strontem może mieć wpływ na przewodzenie jonów.
Jak dodaje Genki Kobayashi cytowany w komunikacie prasowym RIKEN, w perspektywie krótkoterminowej nasze wyniki dostarczają wskazówek dotyczących projektowania materiałów dla stałych elektrolitów przewodzących jony wodorkowe. Uważamy, że w dłuższej perspektywie jest to punkt zwrotny w rozwoju akumulatorów, ogniw paliwowych i ogniw elektrolitycznych wykorzystujących wodór.
Czytaj też: Możemy pękać z dumy. Polskie akumulatory zasilą autobusy elektryczne w całym kraju
Kolejnym krokiem w badaniach będzie opracowanie optymalnego składu elektrod, które będą w stanie przyjmować i oddawać wodór. Wówczas otworzyłoby to nowe przestrzeń do pracy nad ładowalnymi akumulatorami i magazynami energii.