Švédi pracují na organické protonové baterii, nabije se za 100 sekund

Vývoj nových typů akumulátorů neustává a posledních několik let se hovoří také o protonových verzích. Ty vyvíjejí i ve Švédsku na Uppsala Universitet. Zdejší tým vědců dokázal vytvořit organický akumulátor, který nevyužívá kovů jako lithiové články. Základem jsou zde triofeny, cyklické uhlíkaté sloučeniny se čtyřmi uhlíky a jednou sírou v cyklu. Na konci molekul jsou navázány redox-aktivní skupiny v podobě naftochinonů (anoda) nebo hydrochinonů (katoda). Elektrolytem je tu zředěná 0,5M kyselina sírová. Nabíjením anody se mění její stav z NG na NQH2 (dvojná vazba s kyslíkem v naftochinonu se změní a místo toho zde bude skupina OH), v případě katody je to opačně a jejím nabitím dochází ke změně stavu z QH2 na Q (tedy vznik dvojné vazby s kyslíkem). V podstatě tak jde o transfer vodíku mezi polymerizovanými elektrodami.

 

 

První testy ukázaly, že různé strategie nabíjení vedou k odlišným výdržím. Vyzkoušeli aplikování konstantního proudu (constant current - CC) i konstantního napětí (constant voltage - CV). Např. na katodě při CV dosáhli maximálních 80mAh/g za pouhých 15 sekund, celý postavený akumulátor s anodou i katodou ale potřeboval okolo 100 sekund. Po 100 nabíjecích cyklech byla katoda na 92 % maximální životnosti. Při CC nabíjení bylo dosaženo trochu nižších 75 mAh/g a po 100 cyklech zbývalo už jen 87 %. Pokud jde o anodu, tak se povedlo dosáhnout hodnot 68 mAh/g a 100 % kapacity po 100 cyklech, resp. 70 mAh/g a 90 %.

 

Zatímco toto byly testy samotných elektrod, vědci vyzkoušeli postavit i samotné akumulátory. Nabíjení konstantním napětím vypadá být mnohem slibnějším. Bylo dosaženo 60 mAh/h při 3C a akumulátor dosahoval 85 % původní kapacity po 500 nabíjecích cyklech. 50 % bylo nabito za 10 sekund, 80 % za 25 sekund a plná baterie byla dosažena za již zmíněných 100 sekund. Při využití CC nabíjení i vybíjení se sice také dosahovalo okolo 60 mAh/g, ale po 500 cyklech byla kapacita už na pouhých 50 %. Výhodou nově vyvinutých článků je i to, že si své vlastnosti zachovávají při extrémních teplotách a charakteristiky se nijak zásadně nezměnily ani při -24 °C. Dovolují také přímou integraci např. k solárním článkům.

 

Faktem nicméně je, že k uvedení na trh bude potřeba ještě mnoho a mnoho let, pokud se nenajde nějaký zásadní problém. Také nemusí jít o univerzální náhradu lithiových článků, ale jen o akumulátory pro specifická použití.

 

Zdroj: uu.se, wiley.com