Waterbatterijen worden nu beschouwd als een veiligere en duurzamere keuze dan lithiumbatterijen - Foto: Heno Hwang
Een team wetenschappers aan de King Abdullah University of Science and Technology in Saoedi-Arabië (KAUST) heeft de belangrijkste reden ontdekt waarom waterige batterijen (batterijen die water als oplosmiddel gebruiken) zo snel hun prestaties en levensduur verliezen: vrije watermoleculen veroorzaken nevenreacties die de anode beschadigen.
En met slechts een kleine hoeveelheid goedkope sulfaatzouten zoals zinksulfaat wist het team dit probleem effectief te verhelpen, waardoor de batterij meer dan 10 keer langer meeging.
Volgens het onderzoeksteam bestaat "vrij water" uit watermoleculen die niet stevig gebonden zijn aan andere ionen in de batterij. In deze toestand reageert water gemakkelijk met elektrodecomponenten, wat energieverlies en corrosie van het materiaal veroorzaakt.
Wanneer sulfaatzouten worden toegevoegd, fungeren de sulfaationen als “moleculaire waterlijm”: ze houden het water steviger vast in de bindingsstructuur, waardoor schadelijke nevenreacties sterk worden verminderd.
"Deze ontdekking laat zien dat waterstructuur een sleutelrol speelt in de batterijchemie, maar dat dit tot nu toe over het hoofd is gezien", aldus professor Husam Alsharef, hoofdonderzoeker en directeur van het CREST Center for Renewable Energy and Storage Technologies bij KAUST.
Hoewel de meeste experimenten zinksulfaat gebruikten, laten voorlopige resultaten zien dat het "hydrogel"-effect van sulfaationen ook van toepassing is op een breed scala aan andere metaalanodes. Dit opent de mogelijkheid om een universele, eenvoudige en effectieve oplossing te ontwikkelen om de levensduur van de gehele familie van waterige batterijen te verbeteren.
"Sulfaatzouten zijn goedkoop, gemakkelijk verkrijgbaar en chemisch stabiel, waardoor onze oplossing zowel wetenschappelijk als economisch haalbaar is", aldus onderzoeker Yunpei Zhu, die de meeste experimenten uitvoerde.
Aqua-batterijen worden nu beschouwd als een veiliger en duurzamer alternatief voor lithiumbatterijen voor grootschalige opslagsystemen voor hernieuwbare energie, zoals zonne-energieopslag voor het elektriciteitsnet. De wereldwijde markt voor aqua-batterijen zal naar verwachting in 2030 meer dan $ 10 miljard waard zijn.
Het onderzoek werd gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances, met medewerking van de professoren Omar Mohammed, Omar Bakr, Xixiang Zhang en Mani Sarathy van KAUST.
Bron: https://tuoitre.vn/bat-ngo-cach-giup-pin-nuoc-ben-gap-10-lan-gia-re-beo-20250731095443709.htm
Reactie (0)