A Jénai Energia és Környezeti Kémia központ (Center for Energy and Environmental Chemistry Jena, CEEC Jena) tudósai Németországban, a Friedrich Schiller Egyetemen új polimer elektródákat dolgoztak ki redox folyadékáramos akkumulátorokhoz, ami az ilyen tároló rendszereket hatékonyabbá és hőállóbbá teszi.
A kutatók azt állítják, hogy az új anyag megold két fő problémát azok közül, amelyek eddig megakadályozták a redox folyadékáramos akkumulátorokat kereskedelmi érettség elérésében. Ezek egyike a környezetre veszélyes és mérgező nehézfémek sóinak elektrolitként történő használata, például a vanádiumé. A második korlát, hogy jelenleg legfeljebb 40°C az üzemi hőmérséklet felső határértéke.
„A polimer képes megbirkózni ezt jelentősen túllépő, akár 60°C fokos hőmérséklettel is, így kiküszöbölhetők az érzékeny hőmérséklet kezeléshez szükséges további ráfordítások” – jelezték a tudósok.
Megállapításaikat a „Testre szabott ferrocén kopolimerre alapozott vizes redox folyadékáramos akkumulátor magas hőmérsékletű alkalmazásokhoz (Aqueous Redox Flow Battery Suitable for High Temperature Applications Based on a Tailor‐Made Ferrocene Copolymer)” című közleményben foglalták össze, amelyet nemrégiben tettek közzé az Advanced Science Materials című folyóiratban. Az új polimer anyag alapja a ferrocén, amely egy kiváló redox stabilitásáról ismert fémorganikus molekula. Elektrokémiai mérések során széles körben használják belső normaként.
„Mivel a ferrocén fémes vasat tartalmaz, a piaci érték, a rendelkezésre állás, az ismert toxicitás és szennyezés tekintetében kevésbé problémás, mint az akkumulátoros rendszerekben használt többi fém, például a vanádium, a kobalt és a lítium” – jelezték a kutatók.
A hidrofób ferrocén vízben nem oldódásának kihívását kezelendő a kutatók kopolimereket fejlesztettek ki a vízoldható kereskedelmi kopolimer, a Metac segítségével, vagy polimerizálható prekurzorok segítségével, amelyeket a polimer anyagok rugalmasságának növelésére használnak.
„Az akkumulátor tesztelésekor stabilnak találták a polimer ciklikus működését 100-nál több töltési és kisütési cikluson keresztül, 60°C fokos környezeti hőmérséklet mellett, míg az átlagos Coulomb-hatékonyság végig 99,8% fölötti volt az egész ciklusos kísérlet során” – ismertették a tudósok. „A hőmérséklet stabilitására irányuló vizsgálatok megállapították, hogy az itt bemutatott anyagok nem csak könnyen ellenálltak a magasabb hőmérsékletnek, hanem ezek a feltételek ténylegesen elősegítették az elektrokémiai folyamatokat.”
A kutatók állítása szerint az eredmények megerősítették, hogy nincs szükség drága hűtésre vagy az ilyen elektrolit megoldások környezetre gyakorolt hatásának figyelembe vételére. A vizsgálatnak alávetett eszköz egy vizes redox folyadékáramos akkumulátor.
„(Ez) képes kezelni a szélsőséges feltételeket, például a hőt és a tömény sóoldatokat” – mondták a kutatók, és megjegyezték, hogy megfelelő tárolási megoldást jelenthet a hőmérséklet szempontjából kritikus helyszíneken, például az Egyenlítőhöz közel eső országokban.
Forrás: pv-magazine