Αντικαθιστώντας τους επικίνδυνους χημικούς ηλεκτρολύτες που χρησιμοποιούνται στις εμπορικές μπαταρίες, επιστήμονες ανέπτυξαν μια ανακυκλώσιμη “μπαταρία νερού” και έλυσαν βασικά ζητήματα με την αναδυόμενη τεχνολογία, η οποία θα μπορούσε να είναι μια ασφαλέστερη και πιο πράσινη εναλλακτική λύση.
Οι “μπαταρίες νερού” είναι επίσημα γνωστές ως μπαταρίες υδατικών ιόντων μετάλλου. Αυτές οι συσκευές χρησιμοποιούν μέταλλα όπως to μαγνήσιο ή ton ψευδάργυρο, τα οποία είναι φθηνότερα στη συναρμολόγηση και λιγότερο τοξικά από τα υλικά που χρησιμοποιούνται σήμερα σε άλλα είδη μπαταριών.
Οι μπαταρίες αποθηκεύουν ενέργεια δημιουργώντας μια ροή ηλεκτρονίων που κινούνται από το θετικό άκρο της μπαταρίας (την κάθοδο) στο αρνητικό άκρο (την άνοδο) και ξοδεύουν ενέργεια όταν τα ηλεκτρόνια κινούνται αντίθετα. Το υγρό στην μπαταρία είναι εκεί για να μεταφέρει ηλεκτρόνια εμπρός και πίσω μεταξύ των δύο άκρων. Σε μια μπαταρία νερού, το ηλεκτρολυτικό υγρό είναι νερό με λίγα επιπρόσθετα άλατα, αντί για θειικό οξύ ή κάποιο άλας λιθίου.
Το σημαντικότερο είναι ότι η ομάδα πίσω από αυτήν την τελευταία τεχνολογία ανακάλυψε ένα τρόπο για να αποτρέπει το βραχυκύκλωμα των μπαταριών νερού. Το βραχυκύκλωμα μπορεί να συμβεί όταν μικροσκοπικές αιχμηρές μεταλλικές αναπτύξεις που ονομάζονται δενδρίτες σχηματίζονται στη μεταλλική άνοδο, και διαπερνούν τα διαμερίσματα της μπαταρίας.
Για να το αποτρέψουν αυτό, οι ερευνητές επικάλυψαν την άνοδο ψευδαργύρου της μπαταρίας με μέταλλο βισμούθιο, το οποίο οξειδώνεται για να σχηματίσει σκουριά. Αυτό δημιουργεί ένα προστατευτικό στρώμα που εμποδίζει το σχηματισμό δενδριτών.
Το συγκεκριμένο χαρακτηριστικό βοηθά επίσης τις πρωτότυπες μπαταρίες νερού να διαρκούν περισσότερο, διατηρώντας περισσότερο από το 85 τοις εκατό της χωρητικότητάς τους μετά από 500 κύκλους φόρτισης, έδειξαν τα πειράματα των ερευνητών. Σύμφωνα με τον Royce Kurmelovs στον The Guardian, η ομάδα έχει αναπτύξει μέχρι στιγμής πρωτότυπα μπαταριών σε μέγεθος νομίσματος που χρησιμοποιούνται σε ρολόγια, καθώς και κυλινδρικές μπαταρίες παρόμοιες με τις AA ή AAA. Η ομάδα εργάζεται για να βελτιώσει την ενεργειακή πυκνότητα των μπαταριών της, για να τις καταστήσει συγκρίσιμες με τις συμπαγείς μπαταρίες ιόντων λιθίου που βρίσκονται μέσα σε συσκευές μεγέθους τσέπης.
Το μαγνήσιο είναι το υλικό που προτιμούν, γιατί είναι ελαφρύτερο από τον ψευδάργυρο με μεγαλύτερη δυναμική ενεργειακή πυκνότητα. Εάν οι μπαταρίες ιόντων μαγνησίου μπορούν να διατεθούν στο εμπόριο, η τεχνολογία θα μπορούσε να αντικαταστήσει τις ογκώδεις μπαταρίες μολύβδου-οξέος μέσα σε λίγα χρόνια.
Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Advanced Materials.
