Kifejlesztettek egy olyan katalizátort, amely korlátokat ledöntve teheti piacképessé a lítium-levegő akkumulátorokat. Ez radikálisan növelheti a járművek élettartamát.
Az elektromos autózás jövőjét jelenleg egyetlen kritikus pont, a hatótávpara, vagyis az határozza meg, hogy meddig jut el a jármű egyetlen töltéssel. Bár a mostani lítium-ion technológia folyamatosan fejlődik, feszegetni kezdte az elméleti energiasűrűségének végső határait. Emiatt irányult a tudományos közösség figyelme a lítium-levegő akkumulátorokra, amelyek elméletileg tízszer annyi energiát képesek tárolni, mint a ma használt telepek.
A kereskedelmi forgalmazást azonban eddig hátráltatta egy makacs fizikai akadály: a töltés során lejátszódó kémiai reakciók túl lassúak voltak, az akkumulátorok pedig túl hamar tönkrementek.
A Koreai Tudományos és Technológiai Intézet (KIST), illetve a szintén dél-koreai Fejlett Mérnöki Intézet közös kutatócsoportja olyan megoldással állt elő, amely képes orvosolni ezeket a hiányosságokat. „Sikerült drasztikusan javítanunk a gyors töltési és kisütési teljesítményt, ami eddig a lítium-levegő akkumulátorok legnagyobb kihívása volt” – magyarázza a tanulmányban az egyik társszerző, Dr. Gwang-Hee Lee.
Kétdimenziós anyag segítségével nő a hatótáv
A szakemberek egy wolfram-diszelenid nevű kétdimenziós nanoanyagot használtak alapként, de molekuláris szinten módosították azt. Az innováció lényege, hogy a korábban inaktív felület minden pontját képessé tették a katalitikus reakcióra. Ezt úgy érték el, hogy platinaatomokat építettek az anyag szerkezetébe, miközben szándékosan apró hiányokat hoztak létre a szelénatomok helyén.
Mint kiderült, ezek a mesterségesen kialakított pontok mágnesként vonzzák és aktiválják az oxigénmolekulákat, ami drasztikusan felgyorsítja a működéshez szükséges folyamatokat.
A fejlesztés különlegessége, hogy anélkül tették aktívvá a teljes felületet, hogy romlott volna az anyag elektromos vezetőképessége. Ez a hatékonyság közvetlenül megmutatkozott a tesztek során: az új katalizátorral felszerelt akkumulátor több mint 550 cikluson keresztül maradt stabil – még gyors töltés mellett is. És ez az eredmény túlszárnyalja a jelenleg elérhető legdrágább kereskedelmi katalizátorok teljesítményét.
A mobilitás új korszaka
A kutatás a gyakorlati alkalmazás előtt is megnyitja az utat, hiszen a technológia alkalmas lehet rá, hogy olyan új generációs energiatárolókat hozzanak létre, amelyek intenzív használat során is csak minimálisan veszítenek a teljesítményükből. A fejlesztés hatása egyébként túlmutat az autóiparon, hiszen a vízelektrolízis és az üzemanyagcellák területén ugyancsak hasznosítható – a költségek csökkentése és a hatékonyság növelése mellett.
A kutatócsoport már a technológia kereskedelmi forgalomba hozatalát készíti elő, amivel végre beköszönthet a nagy teljesítményű mobilitási rendszerek kora.
Címlapkép: Iyan Ryan / Unsplash
A HIPA támogatásával megvalósuló 1,9 millió eurós beruházás révén az amerikai NI egyebek mellett új generációs tesztelési megoldásokat fejleszt.
Pályakezdők és évtizedes tapasztalattal rendelkezők is csatlakozhatnak a Paks II. szakembergárdájához. Az aktuális lehetőségeket a tavaszi állásbörzéken is meg lehet ismerni.