Vědci oznámili, že jako první na světě vyrobili hořčíkovou baterii kompatibilní s automobily, což je průlomový objev na světě.
Tato baterie může potenciálně změnit automobilový průmysl a znamenat konec vodíkových palivových článků. Tento článek se zabývá technickými detaily tohoto průlomového objevu a tím, co přináší pro budoucí skladování energie a elektromobily.
Průlom v technologii hořčíkových baterií
Vědci z Korejského institutu vědy a techniky (KIST) vyvinuli nový způsob, jak dodávat energii bateriím na bázi hořčíku, které se nemusí nabíjet korozivními přísadami. Společnost Technology Networks cituje, jak lze díky této nové technologii vyrobit na trhu levné baterie s vysokou hustotou energie, které mohou být vynikající náhradou lithium-iontových baterií.
Klíčové vlastnosti a výhody
- Vysoká hustota energie: Hořčík může tvořit dvojmocné ionty (Mg2+), které poskytují vysokou hustotu energie. Čistě kovová hořčíková anoda může potenciálně nabídnout objemovou kapacitu přibližně 1,9krát vyšší než kovové lithium. To znamená, že hořčíkové baterie budou schopny uchovávat více energie v určitém objemu, a proto jsou velmi vhodné pro použití v systémech, kde mají hmotnost a prostor nejvyšší prioritu, např. v elektrických vozidlech.
- Materiál používaný pro hořčíkové baterie se opírá o bohaté zdroje, na rozdíl od nedostatku kobaltu potřebného pro lithium-iontové baterie. V zemské kůře je hořčík osmým nejběžnějším prvkem, což vytváří spolehlivější infrastrukturu dodavatelského řetězce než lithium a kobalt.
- Bezpečnost a účinnost: Nová aktivační technika spočívá v namáčení kovových hořčíkových anod do aktivního roztoku alkylhalogenidů, čímž se vytvoří umělý ochranný film, který umožňuje využívat běžné nekorozivní elektrolyty. Tím se sníží overpotenciál pro nabíjení a vybíjení z více než 2 V na méně než 0,2 V a zlepší se coulombická účinnost na více než 99,5 %. Zvýšená coulombická účinnost způsobuje, že baterie ztrácí méně kapacity při každém cyklu nabíjení/vybíjení, což zvyšuje její potenciální životnost a spolehlivost pro dlouhodobé aplikace.
- Dlouhá životnost: Nová hořčíková baterie prošla bezpečně více než 990 cykly nabíjení/vybíjení, což dokládá její potenciál pro dlouhou životnost v komerčních zařízeních. Taková životnost je důležitá v elektrických vozidlech, kde životnost baterie přímo ovlivňuje náklady na vlastnictví vozidla a ekologickou udržitelnost.
Hořčíkovzdušné baterie by mohly změnit budoucnost elektrické dopravy
Dalším průlomovým objevem je, že společnost KIST vytvořila hořčíkovzdušnou baterii schopnou pohánět elektromobily s dojezdem 800 km na jedno nabití. Jak informoval server Electric Vehicle News, tato technologie má potenciál nabídnout delší životnost a účinnější alternativu ke stávajícím bateriovým technologiím.
Jak to funguje?
Hořčíkovzdušná baterie vyrábí elektřinu chemickou reakcí mezi hořčíkem a vzdušným kyslíkem. Při reakci se uvolňuje velké množství energie, které je možné použít v elektrických vozidlech. Díky vysoké hustotě energie a velkému dojezdu se baterie kvalifikuje jako slibná náhrada konvenčních lithium-iontových baterií a vodíkových palivových článků v elektromobilech.
Hořčíkovzdušná baterie využívá hořčík jako anodu a kyslík ze vzduchu jako katodu. Při vybíjení se baterie spojuje s kyslíkem a hořčíkem za vzniku oxidu hořečnatého a při tomto procesu uvolňuje energii. Reakce je velmi účinná a může generovat značné množství energie, což umožňuje elektromobilům ujet na jedno nabití dlouhé vzdálenosti.
Je to konec vodíkových palivových článků? Odborníci tvrdí, že možná ano
Nástup hořčíkových baterií, zejména hořčíkovzdušné baterie s kolosálním dojezdem, by mohl znamenat konec vodíkových palivových článků v automobilovém průmyslu. Vodíkové palivové články byly označovány za atraktivní alternativu k lithium-iontovým bateriím, ale trápí je problémy s infrastrukturou, skladováním a náklady. Hořčíkové baterie však nabízejí realističtější a účinnější řešení.
Vodíkové palivové články potřebují sofistikovanou a nákladnou infrastrukturu pro výrobu, skladování a přepravu vodíku. Vodík je také velmi hořlavý a jeho skladování a přeprava jsou nebezpečné. Hořčíkové baterie využívají standardnější materiály a nepotřebují specializovanou infrastrukturu, takže jejich realizace ve velkém měřítku je jednodušší a méně nákladná.
Ekologické a ekonomické výhody hořčíkových baterií
- Udržitelnost: Hořčík je hojný a jeho získávání je méně náročné než u kobaltu a lithia, takže hořčíkové baterie jsou udržitelnější. Používání nekorozivních elektrolytů také minimalizuje emise poškozující životní prostředí a nebezpečí, která přináší likvidace a výroba baterií. Hořčíkové baterie mohou omezit vliv těžby surovin a dolů na životní prostředí tím, že minimalizují používání kovů vzácných zemin.
- Nákladová efektivita: Díky nové metodě aktivace i využití hojných materiálů může být výroba hořčíkových baterií mnohem levnější. To by z nich učinilo životaschopnou alternativu pro masovou výrobu a integraci do elektrických vozidel ve velkém měřítku. Snížení výrobních nákladů se může přenést na spotřebitele v podobě levnějších elektromobilů, což umožní, aby si je mohlo dovolit více lidí a urychlí zavádění dopravy využívající čistou energii.
- Tyto materiály vykazují potenciál stát se možností průmyslové výroby elektrických vozidel ve velkých objemech. Nižší náklady na výrobky umožní výrobcům elektromobilů dodávat levnější modely na širší trhy, a tím urychlit zavádění dopravy poháněné fotovoltaikou. Technologie hořčíkových baterií poskytuje elektromobilům lepší výkon, delší dojezd a rychlejší nabíjení. Tato technologie zvyšuje spokojenost uživatelů tím, že řeší dva hlavní problémy elektromobilů, mezi něž patří problémy s nabíjením a omezení dojezdu.
Historický úspěch demonstruje úspěch díky uvedení první baterie, která pohání vozidla a zároveň uživatelům nabízí udržitelnou a efektivní životnost baterie. Hořčíkové baterie vykazují výjimečný výkon a zároveň využívají velké rezervy se solidní délkou provozu, což je staví do pozice, kdy mohou změnit automobilový průmysl tím, že plně nahradí lithium-iontové baterie a vodíkové palivové články. Výzkumné aktivity prováděné v současné době ukazují, že hořčíkové baterie nepochybně ovlivní vývoj technologie elektrických vozidel i pokrok v oblasti čisté energie.