Új dimenziót nyithatnak a folyadékáramos akkumulátorok gyártásában az energiatárolásra képes szerves molekulák.
A Harvard Egyetem munkatársai a B2-vitamin m?ködési elvét kutatva szerves molekulák olyan új osztályát fedezték fel, amely megbízhatóan képes elektromos áramot tárolni. Így közelebb jutottunk ahhoz, hogy a nap- és széler?m?vekben keletkez? energiát „bespájzoljuk” azokra az id?szakokra, amikor ezek a zöldenergia-források nem állnak rendelkezésre.
A felfedezést megel?z?en a kutatócsoport kifejlesztett egy olyan nagy teljesítmény? folyadékáramos akkumulátort, amely szerves kinon- és ferrocianidmolekulákból áll. A kinonok a növényekben és állatokban a sejtek energiatárolásában játszanak szerepet, talán legismertebb közülük a Q10 koenzim, az ubikinonmolekula. A ferrocianid élelmiszeripari adalék, például a sószemcsék összetapadását gátolja meg.
A bioakkumulátor áttörést jelent az energiatárolásban, mivel olcsón el?állítható, nagy teljesítményre képes, nem gyúlékony, nem mérgez? és nem korrodálódik. A Harvard kutatói a Nature Energy folyóiratban tették közzé fejlesztésük eredményeit.
Az elektronok áramlása generálja az áramot
A napelemek és szélturbinák a tiszta energia kiváló forrásai napsütéses, szeles id?ben. Eddig nem volt megoldott, hogy miképpen tároljuk az általuk termelt energiát. Erre lehet alkalmas a redox folyadékáramos akkumulátor, amely nagyon leegyszer?sítve két tartályból és közöttük egy árammodulból áll. A tartály mérete szabja meg a tárolható energia kapacitását, az árammodul pedig az akkumulátor teljesítményét.
A tartályokat (jelen esetben szerves eredet?) elektrolitoldattal töltik fel, az egyik pozitív töltés?, a másik pedig negatív. Amikor forog a szélturbina, tölt az akkumulátor, azaz a beérkez? energiával elektronokat nyer ki a pozitív töltés? tartályból (ezt a folyamatot hívjuk oxidációnak), és az árammodulon keresztül áthajtja ?ket a negatív töltés? oldatba (a redukció folyamata során). Kisütéskor fordított irányú az elektronok áramlása, amely az árammodulban elektromosságot generál.
Jóllehet a sokoldalúan felhasználható kinonmolekulák ígéretesnek t?ntek erre a célra, a Harvard kutatói még jobb tulajdonságokkal bíró szerves molekulát kerestek, ami bonyolult feladat volt.
„Körülbelül egymillió különféle kinon kiértékelése után kifejlesztettünk egy újfajta, az akkumulátorokhoz használható elektrolitanyagot. Ezzel kitágult a lehet?ségek köre – mondta Kaixang Lin, a Harvard PhD-hallgatója, a tanulmány vezet? szerz?je. – Egyszer?en szintetizálható, vagyis ipari mennyiségben is olcsón el?állítható. Ez egyik f? célkit?zésünk volt.”
Az él?lények energiatárolása adta az ötletet
Az új elektrolitanyag ihletadója a B2-vitamin, másnéven riboflavin, amely lehet?vé teszi, hogy szervezetünk tárolja a táplálékból nyert energiát. A B2-vitamin és a kinonok közötti legnagyobb különbség, hogy el?bbi nitrogénatomok, és nem oxigénatomok révén végzi az elektronok közvetítését.
Az eredeti B2-molekulából néhány változtatással olyan új molekulacsoport jött létre, amely alkalmas az alkáli folyadékáramos akkumulátorokhoz– mondta Michael J. Aziz, a kutatócsoport tagja. – Rendkívül stabilak és oldékonyak, magas feszültség nyerhet? bel?lük, illetve a tárolókapacitásuk is nagy. És mivel a vitaminokat közismerten egyszer? el?állítani, ez a molekula gazdaságosan gyártható.”
„Úgy terveztük meg az új molekulákat, hogy megfeleljenek az igényeinknek, de igazából a természet ihlette ezt a fajta energiatárolást”, mondta Roy Gordon, a kutatás társszerz?je. A kutatócsoport nemcsak az új molekulákkal, hanem a kinonokkal is tovább kísérletezik, hogy nagy teljesítmény?, hosszú élettartamú, sokszor újratölthet? és olcsó folyadékáramos akkumulátort hozhassanak létre.
Forrás: origo.hu