Επίχρυσα - ταξίδια : Επιστήμονες Προσθέτουν Χρυσό για να Ενισχύσουν την απόδοση των μπαταριών λιθίου στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα

Προ των πυλών βρίσκονται οι νέες μπαταρίες λιθίου-αέρα, των οποίων η απόδοση θα είναι κατά πολύ μεγαλύτερη σε παροχή ηλεκτρικής ενέργειας.

Μια επαναφορτιζόμενη, μπαταρία που "αναπνέει" ατμοσφαιρικό αέρα και μπορεί να αποθηκεύσει έως και 10 φορές περισσότερη ενέργεια από τις συμβατικές μπαταρίες ιόντων λιθίου σήμερα θα μπορούσε να είναι ακριβώς μια σημαντική ανακάλυψη για τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Επιστήμονες σε όλο τον κόσμο ψάχνουν για το σωστό συνδυασμό των υλικών που θα μπορούσε να κάνει την μπαταρία λιθίου - αέρα πραγματικότητα, ώστε να απαλαγούμε από τα ελαττώματα της επαναλαμβανόμενης φόρτωσης και εκφόρτωσης των σημερινών μπαταριών.
Ωστόσο σήμερα, οι χημικοί έχουν παρουσίασει ένα υλικό που φαίνεται να ικανοποιεί αυτές τις απαιτήσεις : το χρυσό.
Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Saint Andrews στη Σκωτία ήταν οι πρώτοι που θεώρησαν ότι απλά μια μπαταρία, ηλεκτρικού αυτοκινήτου, που θα είναι κατασκευασμένη από χρυσό, δεν θα ήταν εφικτή λύση.
Αλλά με τη χρήση χρυσού σε μια πειραματική μπαταρία, έχουν κάνει ένα σημαντικό βήμα για μια βιώσιμη μπαταρία λιθίου μαζικής παραγωγής που θα μπορεί να τροφοδοτήσει ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο για εκατοντάδες χιλιόμετρα μεταξύ δύο φορτίσεων.
Χημικοί του Saint Andrews, σε άρθρο που δημοσιεύεται στο περιοδικό Science, υποστηρίζουν πώς μια πειραματική μπαταρία λιθίου-αέρα που διαθέτει ένα οργανικό ηλεκτρολύτη (διμεθυλοσουλφοξείδιο) και ένα πορώδες ηλεκτρόδιο χρυσού διατηρεί την χωρητικότητά της κατά 95 % μετά από 100 επαναφορτίσεις.
Πάντως οι μπαταρίες λιθίου-αέρα έχουν προκαλέσει πολύ το ενδιαφέρον των επιστημόνων, επειδή η σημερινή τεχνολογία των απλών μπαταριών λιθίου δεν αποτελεί μακροπρόθεσμη λύση για τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικά οχήματα στηρίζονται σε ένα οξείδιο του μετάλλου ή φωσφορικού μετάλλου (συνήθως κοβάλτιο, μαγγάνιο ή υλικά με βάση τον σίδηρο) για κάθοδο δηλ. ένα θετικό ηλεκτρόδιο και ένα που βασίζεται στον άνθρακα για άνοδο δηλ. αρνητικό ηλεκτρόδιο και ένα ηλεκτρολύτη για τη μεταφορά ιόντων λιθίου από το ένα ηλεκτρόδιο στο άλλο. Όταν το αυτοκίνητο κινείται, τα ιόντα λιθίου ρέουν από την άνοδο στην κάθοδο μέσω της διαχωριστικής μεμβράνης και του ηλεκτρολύτη. Η φόρτιση της μπαταρίας αντιστρέφει την κατεύθυνση της ροής ιόντων. Ο περιορισμένος αριθμός των ιόντων που μπορούν να αποθηκευτούν σε αυτά τα ηλεκτρόδια, όμως, ώθησε τους ερευνητές να εξετάσουν νέες τεχνικές.
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου, αυτή τη στηγμή, είναι ότι καλύτερο έχουμε από άποψη ενεργειακής πυκνότητας και θα είναι μαζί μας για αρκετό καιρό, σύμφωνα με τον καθηγητή χημείας Πίτερ Μπρους του Saint Andrews.
Όμως, οι μπαταρίες λιθίου - αέρα συλλέγουν το οξυγόνο από την ατμόσφαιρα ενώ το όχημα βρίσκεται σε κίνηση. Αυτό σημαίνει ότι δεν θα περιέχουν βαρέα μέταλλα, οξείδια που προσθέτουν βάρος της μπαταρίας και ακόμα έχουν περιορισμένη αποθήκευση. Τα μόρια του οξυγόνου αντιδρούν με τα ιόντα λιθίου και τα ηλεκτρόνια στην επιφάνεια μιας πορώδους καθόδου από χρυσό για να σχηματίσουν το υπεροξείδιο του λιθίου. Αυτός ο σχηματισμός του υπεροξειδίου του λιθίου κατά τη διάρκεια της εκκένωσης παράγει ηλεκτρικό ρεύμα που τροφοδοτεί κινητήρα του αυτοκινήτου. Κατά τη φόρτιση, λαμβάνει χώρα η αντίστροφη αντίδραση, και το οξυγόνο απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα.
Μέχρι στιγμής, οι κάθοδοι και οι ηλεκτρολύτες που δοκιμάζονται για χρήση σε μπαταρίες λιθίου-αέρα αποσυντίθενται και έτσι συρρικνώνονται σε σημείο να υπάρχει μικρός σχηματισμός υπεροξειδίου του λιθίου με αποτέλεσμα την αποσύνθεση των καθόδων μετά από λίγες μόνο φορτίσεις-αποφορτίσεις, λέει ο Μπρους. Αυτός και οι συνεργάτες του Saint Andrews ψάχνουν για μια αντίδραση στο ηλεκτρόδιο που θα μπορούσε να επαναλαμβάνεται σε πολλές επαναφορτίσεις. "Δεν ξέρουμε βέβαια, τι μπορεί να γίνει χρησιμοποιόντας νανοπορώδη χρυσό που φαίνεται να μπορεί να μας δώσει το επίπεδο σταθερότητας που θέλουμε, αλλά για να γίνει αυτό απιατείται ακόμα πολύ δουλειά" παραδέχεται.

Πηγή, scientificamerican