Uusi keksintö: Happi-ioni-akku

TU Wienissä on keksitty uudenlainen akku: Happi-ioni-akku voi olla erittäin kestävä, ei vaadi harvinaisia alkuaineita ja ratkaisee palovaaraongelman.

Nyt kehitetyllä happi-ioniakulla on tärkeitä etuja. Vaikka se ei sallikaan yhtä suurta energiatiheyttä kuin litiumioniakku, sen varastointikapasiteetti ei heikkene peruuttamattomasti ajan myötä: se voidaan regeneroida ja siten mahdollistaa erittäin pitkän käyttöiän.

Lisäksi happi-ioni-akkuja voidaan valmistaa ilman harvinaisia alkuaineita ja ne on valmistettu palamattomista materiaaleista. Patenttihakemus uudesta akkuideasta on jo jätetty yhdessä espanjalaisten yhteistyökumppaneiden kanssa.

Happi-ioni-akku voisi olla erinomainen ratkaisu suuriin energian varastointijärjestelmiin, esimerkiksi aurinkosähkön tai tuulivoiman uusiutuvista lähteistä peräisin olevan sähköenergian varastointiin.

TU Wienin tutkijoilla on paljon kokemusta keraamisista materiaaleista, joita voidaan käyttää polttokennoissa. Täten se antoi heille ajatuksen tutkia, soveltuvatko kyseiset materiaalit myös akun valmistukseen.

Tutkijatiimin tutkimat keraamiset materiaalit voivat absorboida ja vapauttaa kaksinkertaisesti negatiivisesti varautuneita happi-ioneja. Sähköjännitteellä happi-ionit siirtyvät keraamisesta materiaalista toiseen, minkä jälkeen ne voidaan saada kulkeutumaan takaisin, jolloin syntyy sähkövirtaa.

"Perusperiaate on itse asiassa hyvin samanlainen kuin litiumioniakun", sanoo professori Jürgen Fleig. "Mutta materiaaleillamme on tärkeitä etuja." Keramiikka ei ole syttyvää eikä siinä tarvita harvinaisiaalkuaineita.

Akun prototyypissä käytetään edelleen lantaania, joka ei ole aivan harvinainen, mutta ei myöskään kovin yleinen. Mutta jopa lantaani on tarkoitus korvata jollain halvemmalla, ja tätä koskeva tutkimus on jo käynnissä. Kobolttia tai nikkeliä, joita käytetään monissa akuissa, ei käytetä ollenkaan.

Mutta ehkäpä uuden akkuteknologian tärkein etu on sen potentiaalinen pitkäikäisyys: "Monissa akuissa on ongelma, että jossain vaiheessa varauksenkantajat eivät voi enää liikkua", Alexander Schmid sanoo. "Silloin niitä ei voi enää käyttää sähköntuotantoon koska akun kapasiteetti laskee. Useiden latauskertojen jälkeen siitä voi tulla vakava ongelma."

Happi-ioni-akku voidaan kuitenkin regeneroida ilman ongelmia: Jos happea häviää sivureaktioiden seurauksena, hävikki voidaan yksinkertaisesti kompensoida ympäröivän ilman hapella.

Uusi akkukonsepti ei ole tarkoitettu älypuhelimiin tai sähköautoihin, koska happi-ioni-akku saavuttaa vain noin kolmanneksen litiumioniakkujen energiatiheydestä ja toimii 200-400 °C:n lämpötiloissa. Tekniikka on kuitenkin mielenkiintoinen energian varastoinnissa.

Aiheesta aiemmin:

Akkuteollisuus etsii uusia materiaaleja