Przyjazne dla planety baterie protonowe dołączają do listy alternatyw litowo-jonowych

Naukowcy z UNSW Sydney z powodzeniem stworzyli nową organiczną baterię protonową. U jej podstaw leży nowo zsyntetyzowany związek organiczny znany jako tetraamino-benzochinon (TABQ). Naukowcy są podekscytowani, ponieważ bateria stanowi realną i zrównoważoną alternatywę dla obecnego standardu litowego i oferuje kilka zalet w porównaniu ze starszą technologią.

Jedną z podstawowych zalet baterii protonowych w porównaniu z akumulatorami litowo-jonowymi jest to, że nie są one zależne od litu. Lit jest ograniczonym zasobem i nie jest jednakowo dostępny na całym świecie, co często prowadzi do problemów z dostawami i handlu. Ponadto lit jest niebezpieczny w przypadku niewłaściwego obchodzenia się z nim i ma reputację trudnego do recyklingu. Zamiast tego, bateria protonowa wykorzystuje TABQ, molekularnie zmodyfikowaną wersję tetrachloro-benzochinonu lub TCBQ. TCBQ jest już znany i używany jako materiał elektrodowy, ale nie jest wystarczająco wydajny w wykonywaniu tego, co robi bateria, tj. magazynowaniu energii chemicznej i przekształcaniu jej w energię elektryczną. Na szczęście dla badaczy, TCBQ jest idealnym punktem wyjścia dla TABQ, ponieważ ma znacznie lepiej dopasowaną strukturę do przechowywania protonów.

Podobnie jak inne baterie, baterie protonowe przekształcają energię chemiczną w energię elektryczną za pomocą anody i katody. W przypadku tych baterii protonowych anodą jest TABQ ze względu na jego zdolność do zatrzymywania protonów, a katodą jest TCBQ. Pomiędzy nimi naukowcy wykorzystali wodę, aby ułatwić transfer protonów. Woda jest również znaczącą zaletą w porównaniu z litem, ponieważ woda nie zapala się łatwo, w przeciwieństwie do wysoce łatwopalnej soli litu znajdującej się w bateriach litowo-jonowych. Dodatkowo, woda skutecznie pomaga w utracie i pozyskiwaniu elektronów między dwoma materiałami, znanej również jako reakcja redoks, która ostatecznie sprawia, że bateria działa.

Wstępne testy baterii są obiecujące. Naukowcy przetestowali baterię z powodzeniem przez 3500 cykli ładowania i wykazała ona szereg pozytywnych cech. Bateria ma wysoką pojemność i dużą moc dzięki pojemności TABQ i powinowactwu do protonów. Protony mają tę zaletę, że szybko się przemieszczają, co oznacza szybsze ładowanie i zużycie wody, dzięki czemu bateria jest znacznie bezpieczniejsza niż litowo-jonowa. Chociaż synteza TABQ nie jest obecnie tania, gwarantuje ona, że producenci będą mogli wytwarzać tę baterię z materiałów organicznych, które są powszechnie dostępne. Miejmy nadzieję, że tak ekscytujące i obiecujące wyniki przyspieszą rozwój tej potężnej i przyjaznej dla środowiska technologii.