Szwajcarzy opracowują przyjazne środowisku akumulatory cynkowe

Nie jest to pierwszy przypadek, kiedy próbowano wykorzystać cynk do magazynowania energii. Baterie cynkowe są stosunkowo popularne, ale akumulatory cynkowe są rzadsze. Jednak naukowcy z ETH Zurich znaleźli sposób, aby zniwelować niektóre z ich wad.

Baterie cynkowe nie są niczym szczególnym, chociaż akumulatory cynkowe są już bardziej nietypowe. Niemniej jednak, istnieją już rozwiązania tego typu, jak te oferowane przez firmę Zinc8. Naukowcy z ETH Zurich skupili się na cynku w bateriach, ponieważ teoretycznie ma on wiele zalet. Cynk oferuje dużą gęstość energetyczną, jest powszechnie dostępny i stosunkowo tani. Co więcej, nie ma problemu z samozapłonem, a jego recykling jest już dobrze opanowany. Niestety, ma również kilka wad, takich jak problem tworzenia się dendrytów na metalowych anodach cynkowych, co jest podobnym problemem, jaki występuje w bateriach litowych. Dendryty mogą powodować zwarcia i zmniejszać pojemność baterii. Dodatkowo, w elektrolitach na bazie wody, woda może ulec rozszczepieniu podczas cyklu, co prowadzi do utraty pojemności. Aby rozwiązać te problemy, naukowcy postanowili zbadać, czy można je w jakiś sposób ograniczyć.

Baterie cynkowe mogą być tanie, wydajne, trwałe, bezpieczne i przyjazne dla środowiska.

Początkowo uważano, że problem dendrytów w akumulatorach cynkowych można rozwiązać poprzez użycie elektrolitów WIS, które zawierają dużą ilość soli, co powoduje, że woda odgrywa mniejszą rolę. Niestety, tak zagęszczone elektrolity zmniejszają przepuszczalność jonów i spowalniają ładowanie i rozładowywanie, a dodatkowo często zawierają toksyczne sole. Okazało się również, że ani zbyt niskie, ani zbyt wysokie stężenia elektrolitu nie są optymalne. W badaniach przetestowano dwa elektrolity o małej gęstości - Zn 0,2 K 0,8 OAc 1,2 50H 2 O i 20H 2 O (odpowiednio 50 i 20 cząsteczek wody na jon dodatni) - i oba uległy dendrytom po odpowiednio 454 i 20 cząsteczkach wody. Elektrolit o stężeniu 10H2 O wytrzymał 1289 godzin, a elektrolit o stężeniu 5H 2 O wytrzymał cały test przez 2000 godzin. Najgęstszy elektrolit z 2H2O również przetrwał, ale jego wydajność ładowania i rozładowywania znacznie spadła. Ostatecznie okazało się, że lepszym rozwiązaniem jest nie zwiększanie stężenia elektrolitu do skrajnie wysokich wartości i unikanie używania problematycznych soli.

Jeśli tego typu akumulatory zaczną być powszechnie stosowane, naukowcy przewidują, że ich głównym zastosowaniem będzie magazynowanie energii z elektrowni wiatrowych i słonecznych. Zapotrzebowanie na pojemne akumulatory rośnie, a rozwiązania oparte o cynk, są znacznie tańsze niż litowe.