סוללת אבץ חדשנית לאחסון אנרגיה מתחדשת

חוקרים הצליחו לפתח אב טיפוס של סוללה מבוססת אבץ ללא אנודה המורכבת מחומרים זולים הנפוצים בטבע

[תרגום מאת ד”ר נחמני משה]

מקורות של אנרגיה מתחדשת, כדוגמת אנרגיה מהשמש ומהרוח, יוכלו להפחית את ההסתמכות של העולם המודרני על דלק מאובנים. אולם, השלב הראשון בכך חייב להיות פיתוח שיטות בטוחות וזולות לאחסון האנרגיה הזו לשימוש ממושך ולא רק מידי. סוללות יון ליתיום גדולות יכולות להתאים לכך, אולם הן סובלות מבעיות בטיחות וזמינות ליתיום נמוכה. כעת, חוקרים הצליחו לפתח אב טיפוס של סוללה מבוססת אבץ ללא אנודה המורכבת מחומרים זולים הנפוצים בטבע.

סוללות המבוססות על אבץ בתמיסה מימית נבחנו כבר בעבר לטובת שימוש בהן לאחסון אנרגיה בזכות הבטיחות וצפיפות האנרגיה הגבוהה שלהן. בנוסף, החומרים שבהם נעשה שימוש על מנת לייצר אותן נפוצים בטבע. אולם, סוללות האבץ הנטענות שפותחו עד כה נזקקו לאנודות אבץ מתכתי דחוסות המכילות כמות גדולה של אבץ שעלותו הולכת וגואה מדי יום. בנוסף, האנודות הללו נוטות לפתח עם הזמן דנדריטים (משקעים של מתכת אבץ השוקעים על גבי האנודה במהלך הטעינה) העלולים להביא לקצר בסוללה ולחיי מדף מקוצרים.

צוות חוקרים תהה האם אנודת אבץ אכן נדרשת. תוך שהם מקבלים השראה מניסויים קודמים בסוללות ליתיום ונתרן “נטולות אנודה”, החוקרים החליטו לייצר סוללה שבה קתודה עתירת אבץ היא המקור היחיד לשכבת האבץ הנמצאת ביחד עם מקור של נחושת. במערכת החדשנית שלהם, החוקרים עשו שימוש בסוללה הכוללת בתוכה קתודה מסוג דו-תחמוצת המנגן שבתוכה שולבו יוני אבץ, תמיסת אלקטרוליט מימית של אבץ וסליל נחושת. במהלך הטעינה, אטומי מתכת של אבץ שוקעים על גבי סליל הנחושת ובמהלך הפריקה אטומי האבץ נפלטים מסליל הנחושת תוך שחרור אלקטרונים המפעילים את הסוללה. על מנת למנוע יצירת דנדריטים החוקרים ציפו את סליל הנחושת בשכבה של ננו-דיסקות פחמן. שכבה זו מקדמת ציפוי אחיד של אבץ, תוצאה המונעת יצירת דנדריטים תוך הגברת יעילות השיקוע והפליטה של אטומי אבץ משכבת הנחושת. הסוללה החדשנית הדגימה שיעורים גבוהים של יעילות, של צפיפות אנרגטית ושל יציבות, תוך החזרת כשישים ושלושה אחוזים מהקיבולת המקורית לאחר שמונים מחזורי טעינה ופריקה. העיצוב החדשני של הסוללה נטולת האבץ פותח צוהר לכיווני מחקר חדשים בתחום השימוש בסוללות מימיות מבוססות אבץ לטובת מערכות לאחסון אנרגיה, אומרים החוקרים.

• תקציר המאמר
• הידיעה על המחקר

עוד בנושא באתר הידען:

• אנודה מתכתית נוזלית למחצה בסוללות חדשניות
• סוללה גרעינית המבוססת על מים
• סוללה גרעינית קטנה
• סוללה חדשה העשויה מזרעים ומשרף אורנים
• התקן אחד שהוא גם סוללה וגם תא סולארי