Μια ανακάλυψη από το Ινστιτούτο Επιστημών του Τόκιο υπόσχεται να αλλάξει ριζικά το μέλλον της ηλεκτροκίνησης. Οι ερευνητές ανέπτυξαν μια νέα μπαταρία υδρογόνου στερεάς κατάστασης, ικανή να λειτουργεί σε πολύ χαμηλότερες θερμοκρασίες σε σχέση με ό,τι ήταν μέχρι σήμερα εφικτό, θέτοντας υπό αμφισβήτηση την κυριαρχία των μπαταριών λιθίου-ιόντων.

Η μπαταρία χρησιμοποιεί υδρίδιο μαγνησίου (MgH₂) ως άνοδο, αέριο υδρογόνο ως κάθοδο, και έναν στερεό ηλεκτρολύτη με κρυσταλλική δομή. Σύμφωνα με τη μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science, μπορεί να λειτουργήσει στους 90°C — έναντι των 300–400°C που απαιτούνταν μέχρι τώρα για την αποθήκευση υδρογόνου σε στερεή μορφή.

Ο καθηγητής Τακάσι Χιρόσε από το Πανεπιστήμιο του Κιότο, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας, εξήγησε ότι «οι ιδιότητες αυτής της μπαταρίας δεν ήταν ποτέ πριν εφικτές μέσω συμβατικών θερμικών μεθόδων ή υγρών ηλεκτρολυτών». Όπως σημειώνει, η ανακάλυψη δημιουργεί «το θεμέλιο για αποδοτικά συστήματα αποθήκευσης υδρογόνου κατάλληλα για χρήση ως ενεργειακοί φορείς».

Οι μπαταρίες υδρογόνου στερεάς κατάστασης και οι κυψέλες καυσίμου υδρογόνου υπήρχαν ήδη, όμως η πρώτη κατηγορία απαιτούσε πολύ υψηλές θερμοκρασίες, ενώ η δεύτερη είχε χαμηλότερη ενεργειακή απόδοση και δυσκολίες αποθήκευσης του υδρογόνου υπό πίεση. Με τη νέα σχεδίαση, οι Ιάπωνες επιστήμονες πέτυχαν πλήρη θεωρητική χωρητικότητα και υψηλή ιοντική αγωγιμότητα σε θερμοκρασία δωματίου.

Η καινοτομία στον ηλεκτρολύτη

Το «μυστικό» της νέας τεχνολογίας βρίσκεται στον στερεό ηλεκτρολύτη, ο οποίος αποτελείται από υδρίδια βαρίου, ασβεστίου και νατρίου. Η κρυσταλλική του δομή εξασφαλίζει υψηλή ηλεκτροχημική σταθερότητα και ταχεία μετακίνηση ιόντων υδριδίου (H⁻). Αντί για θετικά ιόντα, όπως στις μπαταρίες λιθίου, κινούνται αρνητικά ιόντα υδριδίου, δημιουργώντας ρεύμα με πιο αποδοτικό τρόπο.

Κατά την εκφόρτιση, το αέριο υδρογόνο στην κάθοδο παράγει ιόντα που μετακινούνται προς την άνοδο μαγνησίου, δημιουργώντας MgH₂ και απελευθερώνοντας ηλεκτρόνια — τη βάση για την παραγωγή ρεύματος. Κατά τη φόρτιση, η διαδικασία αντιστρέφεται: τα ιόντα επιστρέφουν, ανασχηματίζοντας το αέριο υδρογόνο.

Η νέα τεχνολογία επιτρέπει την αποθήκευση και απελευθέρωση υδρογόνου κατ’ απαίτηση με χωρητικότητα 2.030 mAh ανά γραμμάριο — δέκα φορές μεγαλύτερη από τις τυπικές μπαταρίες λιθίου-ιόντων, που κυμαίνονται μεταξύ 150–200 mAh/g.

Προς καθαρότερη ενεργειακή εποχή

Αν και η θερμοκρασία λειτουργίας των 90°C είναι ακόμα υψηλή για χρήση σε κινητές συσκευές, η εξέλιξη αυτή ανοίγει νέες δυνατότητες για ηλεκτρικά οχήματα και σταθερές ενεργειακές εφαρμογές. Η αποθήκευση υδρογόνου χωρίς υψηλή πίεση ή ακραία ψύξη σημαίνει χαμηλότερο κόστος, μεγαλύτερη ασφάλεια και σημαντική μείωση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος.

Εάν η τεχνολογία αυτή κλιμακωθεί σε βιομηχανικό επίπεδο, θα μπορούσε να αλλάξει ριζικά τον τρόπο που παράγουμε, αποθηκεύουμε και χρησιμοποιούμε ενέργεια, φέρνοντας το υδρογόνο πιο κοντά στον ρόλο που εδώ και δεκαετίες θεωρείται ότι θα παίξει: αυτόν του καυσίμου του μέλλοντος.

Διαβάστε ακόμη

Η ΕΕ ετοιμάζει νέο σχέδιο για να εφαρμοστεί η εμπορική συμφωνία με τις ΗΠΑ (γράφημα)

Τράπεζες: Ζημιές έως και €750 εκατ. από τις ρυθμίσεις στα δάνεια σε ελβετικό φράγκο

Το πρώτο εμπορικό κέντρο αποκλειστικά με μεταχειρισμένα είδη αλλάζει το εμπόριο

Για όλες τις υπόλοιπες ειδήσεις της επικαιρότητας μπορείτε να επισκεφτείτε το Πρώτο Θέμα