Magnez może zastąpić lit w ogniwach elektrycznych

W ramach projektu E-Magic, finansowanego przez Unię Europejską, naukowcy starają się opracować tańsze, mocniejsze i bezpieczniejsze alternatywy dla używanych obecnie na szeroką skalę ogniw litowo-jonowych. Projekt otrzymał 6,7 miliona euro ze środków EU Horizon. Być może dzięki pracy naukowców możliwe będzie stworzenie nowej alternatywy dla klasycznych akumulatorów wykorzystujących lit i opracowanie nowego, konkurencyjnego krajobrazu produkcji takich ogniw w Europie.

Poszukiwania alternatywy dla ogniw litowo-jonowych trwają już od jakiegoś czasu. Projekt E-Magic, który właśnie wystartował, jest częścią tych działań. Jego celem jest opracowanie przełomowych akumulatorów wykorzystujących magnez.

„Magnez jest obiecującym materiałem i najważniejszym kandydatem na materiał do konstrukcji ogniw w postlitowym świecie” – mówi Miximilian Fichtner, dyrektor niemieckiego Instytut Helmholtza w Ulm (HIU). Ośrodek ten zajmuje się badaniami elektrochemicznymi koncepcji nowych ogniw, które miałyby zastąpić używane obecnie technologie.

HIU powstało przy Karlsruher Institut für Technologie (KIT) we współpracy z ośrodkami takimi jak Uniwersytet w Ulm, Niemiecki Instytut Lotnictwa (DLR) oraz Centrum Badań Energii Słonecznej i Wodorowej (ZSW).

Całkowity koszt projektu E-Magick wynosi 7,6 miliona euro. KIT i HIU to jedne z dziesięciu ośrodków w Europie, które zaangażowane są w ten projekt. Instytucje te otrzymają na badania nad ogniwami wodorowymi 870 tysięcy euro. Kolejne 750 tysięcy dostanie współpracujący z nimi DLR.

Za koordynację całego projektu odpowiada hiszpańska Fundación Cidetec. Inni uczestnicy pochodzą z krajów takich jak Izrael, Francja, Dania oraz Wielka Brytania.

„E-Magic” to skrót od Stowarzyszenia Europejskiego Interaktywnego Rozwoju Baterii Magneowych. Badacze z uczestniczących instytutów twierdzą, że zjednoczyły ich wszystkie niezbędne kroki dla rozwoju baterii magnezowych, od badań podstawowych po opracowanie procesów produkcji ogniw.

„Szczególnym wyzwaniem związanym z bateriami magnezowymi jest osiągnięcie długiej ich żywotności” – mówi koordynator projektu z ramienia HIU Zhirong Zhao-Karger. Jednocześnie badacze chcą jak najbardziej wykorzystać pozytywne właściwości nowego materiału do konstrukcji anody. Przykładowo, elektrody magnezowe nie tworzą dendrytów, tj. elektrochemicznego osadu, które mogłyby powodować nieprawidłowe działanie ogniwa lub jego zwarcie, jak w przypadku baterii litowo-jonowych. Wiele robi się w zakresie ograniczenia rozwoju dendrytów w ogniwach litowo-jonowych, jednakże nie opracowano jeszcze żadnej metody, która mogłaby całkowicie powstrzymać ich powstawanie.

„Z tego względu możemy bezpośrednio używać magnezu w postaci metalicznej i wykorzystywać bardzo wysoką pojemność metalu. Zwiększa to wydajność akumulatora” – tłumaczy założenia pracy Zhao-Karger. Dzięki temu, że podczas cyklu ładowania i rozładowywania ogniwa magnezowego atomy tego metalu mogą przyjąć/oddać aż dwa elektrony (a nie jeden tak jak lit), ich pojemość jest już bazowo dwa razy większa niż ogniw litowo-jonowych.

Kolejną zaletą zastosowania technologii magnezowej w produkcji baterii byłoby zmniejszenie zużycia litu. Magnezu jest około trzy tysiące razy więcej na Ziemi niż litu, a także łatwiej jest go poddawać recyklingowi – jak informują badacze z HIU.

W związku z tym baterie z elektrodami z magnezu mogą być tańsze niż ich litowo-jonowe odpowiedniki. Jednocześnie nowa technologia będzie okazją do stworzenia konkurencyjnego krajobrazu produkcji baterii w Europie. Ma to pomóc zmniejszyć dominację azjatyckich producentów ogniw akumulatorowych na światowym rynku tych elementów.

Stworzenie magnezowych ogniw nie jest jednak takie łatwe. Magnez to niezwykle reaktywny metal, podobnie jak lit, jednakże w odróżnieniu od niego, nie jest odporny na działanie węglanowych elektrolitów, jakie wykorzystuje się obecnie w ogniwach litowo-jonowych. Magnez wchodzi z nimi w reakcję i pokrywa się cienką, pasywną warstwą, co uniemożliwia ogniwom skuteczne działanie.

źródła: pv-magazine.com, designnews.com, Laila Tkotz/KIT

Dodaj komentarz

Zapisz się do naszego newslettera

Wysyłamy maksymalnie jedną wiadomość w tygodniu, nie spamujemy!

Czytaj więcej:

Wrocław: Elektrownia słoneczna na dachach bloków bije rekordy

Ograniczenie emisji dwutlenku węgla do atmosfery aż o 557 ton udało się uzyskać już po pierwszym roku działania Wrocławskiej Elektrowni Słonecznej. W tym czasie udało się też wyprodukować o prawie 10% więcej energii elektrycznej, niż zakładały to prognozy, a wszystko to z pomocą instalacji fotowoltaicznych zainstalowanych na 35 dachach.