W miarę jak świat zmierza w kierunku produkcji czystej energii, zapotrzebowanie na czyste baterie do transportu niewątpliwie wzrośnie. Jak dotąd najbardziej wydajnym rozwiązaniem, jakie mamy, są akumulatory litowo-jonowe, ale mają one wiele wad.
Baterie sodowo-jonowe mają ogromny potencjał jako alternatywa, ale ich technologia przyprawia naukowców o wiele bólów głowy. Teraz naukowcy z Uniwersytetu Genewskiego uważają, że je rozwiązali.
Problemy z akumulatorem litowo-jonowym były omawiane więcej niż raz. Nie są one zbyt bezpieczne, ponieważ ich ciekły elektrolit może zapalić się podczas różnych wypadków. Ponadto sam lit znajduje się w dość małej części Ziemi. Naukowcy twierdzą, że w przyszłości spowoduje to takie same problemy geopolityczne, jak obecnie ropa. Wreszcie wraz z postępem technologicznym musimy zawsze szukać lepszych rozwiązań.
Sód, sąsiad litu w układzie okresowym pierwiastków, jest dobrym kandydatem do zastąpienia tego rzadkiego i szlachetnego metalu. Wszędzie mamy dużo sodu. Przynajmniej w teorii, akumulatory sodowe mogłyby być bezpieczniejsze i mocniejsze, gdyby zastosowano stały elektrolit. Jest jednak jeden problem - sód jest cięższy od litu, co utrudnia jego przejście przez elektrolit.
W latach 2013-2014 japońscy i amerykańscy naukowcy odkryli, że hydroborany mogą być doskonałymi elektrolitami do akumulatorów sodowych, ale dopiero po osiągnięciu temperatury 120 C. Te temperatury są po prostu niedopuszczalnie wysokie w przypadku zwykłych akumulatorów, ale naukowcy z Genewy, którzy od dziesięcioleci zajmują się hydroboratami, znaleźli rozwiązanie tego problemu.
Krystalografowie z Genewy (krystalicyści) zaczęli ulepszać elektrolit hydroboranu i osiągnęli doskonałe wyniki.
„Mogliśmy używać elektrolitu hydroboratu w zakresie temperatur od temperatury pokojowej do 250 C bez żadnych obaw dotyczących bezpieczeństwa” - powiedział Radovan Cerny, kierownik projektu.
Naukowcy z zadowoleniem przyjęli również fakt, że opracowywane przez nich akumulatory sodowe będą jeszcze mocniejsze.
Jak naukowcy to zrobili? W chaosie znaleziono odpowiedź na tę zagadkę. Krystalografowie pomylili zwykle schludny skład hydroboranów, tworząc kulki boru i ujemnie naładowanego wodoru. Szczeliny między nimi były wystarczająco duże, aby dodatnio naładowane jony sodu mogły przemieszczać się między jedną elektrodą a drugą. Mieszana formulacja, choć nieskuteczna, umożliwia swobodne przemieszczanie się jonów sodu.
Naukowcy twierdzą, że opracowują idealny akumulator na bazie stałego elektrolitu o niedoskonałej strukturze. Przed wyprodukowaniem i przetestowaniem takich akumulatorów jest jeszcze wiele do zrobienia. Ale pierwsze wyniki są naprawdę dobre.
Baterie sodowo-jonowe mogą zastąpić ogniwa litowo-jonowe, dzięki czemu są bezpieczniejsze, tańsze i bardziej przyjazne dla środowiska.