Wykorzystując pokrytą węglem elektrodę filcową na bazie grafitu i azotu, naukowcy sprawili, że wydajność akumulatorów cynkowo-bromowych wzrosła. Zwiększyła się też ich trwałość, co potwierdziły testy obejmujące ponad 10 tysięcy cykli ładowania i rozładowywania. O szczegółach ostatnich ustaleń ich autorzy piszą na łamach Chemical Engineering Journal.
Czytaj też: Magazynowanie energii wejdzie na nowy poziom? Tajemniczy kontener na lotnisku w Amsterdamie
Wspomniana elektroda okazała się kluczem do unikania problemów wynikających z tzw. samorozładowania w akumulatorach cynkowo-bromowych. Takowe stanowią kuszącą alternatywę dla baterii litowo-jonowych. Te ostatnie, choć niezwykle popularne i cechujące się wysoką wydajnością, są zarazem narażone na awarie wynikające z łatwopalności elektrolitów.
W wariancie cynkowo-bromowym takiego zagrożenia nie ma, co stanowi istotną zaletę tej technologii. Niestety, dotychczasowe wysiłki przynosiły nie do końca zadowalające rezultaty, ponieważ takie akumulatory borykały się ze zjawiskiem samorozładowywania. Chcąc uporać się z tym ograniczeniem, przedstawiciele GIST (Gwangju Institute of Science and Technology) postawili na nowatorską elektrodę.
Przeprowadzone przez naukowców z GIST testy wykazały, że ich akumulator cynkowo-bromowy jest w stanie działać przez ponad 10 tysięcy cykli ładowania i rozładowywania
Wśród innych zalet akumulatorów cynkowo-bromowych należy wymienić ich relatywnie niskie koszty produkcji oraz prostszą konstrukcję. Jak wykazały obserwacje, problemy pojawiały się, gdy jony bromu na elektrodzie dodatniej przechodziły na elektrodę ujemną. Właśnie wtedy dochodziło do samorozładowywania i spadku wydajności całej baterii. Wykorzystana przez południowkoreańskich badaczy elektroda okazała się rozwiązywać ten problem.
Co istotne, element ten można wytwarzać łatwo i tanio. Istotne okazują się tzw. mezopory na powierzchni elektrody, które wraz z atomami azotu odpowiadają za wychwytywanie jonów bromu w elektrodzie dodatniej. Dzięki temu ich migracje w kierunku elektrody ujemnej zostają zatrzymane, a ryzyko samorozładowywania spada niemal do zera.
Czytaj też: W Chinach powstał akumulator, który może się rozciągać w imponujący sposób. Elastyczna bateria już działa
W toku testów okazało się, że taka konstrukcja była w stanie działać nawet na przestrzeni ponad 10 tysięcy cykli ładowania i rozładowywania. Zmierzona sprawność kulombowska wyniosła 96%, podczas gdy efektywność energetyczna – 76% przy określonej gęstości prądu. Jeśli chodzi o ilość ładunku zmagazynowanego na jednostkę powierzchni, to parametr ten kształtował się na poziomie 2 mAh/cm2. Jak przekonują twórcy, dzięki wykorzystaniu grubszej elektrody możliwe powinno być dodatkowe obniżenie kosztów produkcji akumulatora.