Jak wyjaśnia Tianyi Ma, który nadzorował całe przedsięwzięcie, zaprojektowane akumulatory stanowią przełom wśród technologii pozwalających na magazynowanie energii w wodzie. Co więcej, poza imponującym poziomem bezpieczeństwa, dzięki ostatnim postępom doszło również do wzrostu wydajności i żywotności.
Czytaj też: Magazynowanie energii ma nowy wymiar. Polacy wykorzystali konkretny związek
Kulisy przeprowadzonych badań zostały szerzej opisane na łamach Advanced Materials. Podstawowe pytanie brzmi: jak w ogóle działa ta technologia? Najprościej mówiąc, wykorzystuje ona wodę do zastąpienia elektrolitów organicznych. Te ostatnie warunkują przepływ prądu między biegunem dodatnim i ujemnym, zarazem stwarzając ryzyko eksplozji bądź pojawienia się ognia. W przypadku akumulatorów wodnych takie ryzyko jest ograniczone do zera.
Jakby korzyści było mało, inżynierowie zwracają uwagę na odrębny aspekt, jakim jest możliwość demontażu akumulatorów w celu ponownego wykorzystania tworzących je elementów. Proces produkcyjny jest przy tym na tyle nieskomplikowany, że bez większych problemów możliwe powinno być wytwarzanie takich akumulatorów na masową skalę.
Wodne akumulatory nie są narażone na problemy, z którymi zmagają się popularne warianty litowo-jonowe. Chodzi o ryzyko wystąpienia eksplozji czy pojawienia się ognia
W skład akumulatorów wodnych wchodzą powszechnie dostępne i mało toksyczne pierwiastki pokroju magnezu i cynku. W ten sposób można zapewnić relatywnie niskie koszty produkcji, ograniczając zarazem negatywny wpływ na środowisko i ludzkie zdrowie. Tego samego nie można niestety powiedzieć o wielu dostępnych obecnie na rynku rozwiązaniach z zakresu magazynowania energii.
W centrum zainteresowania autorów przytoczonej publikacji znalazły się dendryty. Są to struktury zwiększające ryzyko awarii prowadzących do eksplozji akumulatorów czy pojawiania się ognia. W formie warstwy ochronnej badacze wykorzystali bizmut i tlenek bizmutu. Dzięki temu ograniczyli ryzyko powstawania dendrytów, co dało zauważalny efekt, ponieważ akumulatory stały się mniej podatne na uszkodzenia niż ma to miejsce w przypadku baterii litowo-jonowych.
Czytaj też: Czy ten akumulator wejdzie do elektryka? Niezwykła bateria Chińczyków czyni cuda
Jeden z zaprojektowanych akumulatorów ma gęstość energii wynoszącą 75 watogodzin na kilogram, co odpowiada mniej więcej 30% gęstości energii najnowszych akumulatorów samochodowych Tesli. W ramach dalszych wysiłków naukowcy chcieliby doprowadzić do wzrostu gęstości energii. Liczą, że uda im się osiągnąć ten cel poprzez wykorzystanie nowych nanomateriałów w formie materiałów elektrodowych.
Autorzy nowatorskiej koncepcji zdecydowanie w nią wierzą. Jak przekonują, takie akumulatory wodno-magnezowo-jonowe mogłyby wyprzeć z rynku konstrukcji kwasowo-ołowiowe w ciągu jednego do trzech lat. W przypadku akumulatorów litowo-jonowych “opór” będzie z pewnością większy, ale te również mogłyby zostać zastąpione w ciągu najbliższych pięciu do dziesięciu lat.