Amint a világ a tiszta energiatermelés felé halad, a szállításhoz szükséges tiszta akkumulátorok iránti igény kétségtelenül megnő. Eddig a leghatékonyabb megoldás a lítium-ion akkumulátorok, de sok hátrányuk van.
A nátrium-ion akkumulátorok alternatívaként óriási potenciállal rendelkeznek, azonban technológiájuk sok fejfájást okoz a tudósoknak. Most a genfi egyetem kutatói úgy vélik, hogy megoldották őket.
Lítium-ion akkumulátor problémák sokszor tárgyaltak. Nem túl biztonságosak, mert folyékony elektrolitjuk különböző balesetek során meggyulladhat. Ezenkívül maga a lítium a Föld meglehetősen kis részén található meg. A tudósok szerint ez ugyanolyan geopolitikai problémákat vet fel a jövőben, mint most az olaj. Végül a technika fejlődésével mindig jobb megoldásokat kell keresnünk.
A nátrium, amely a periódusos rendszerben található lítium szomszédja, jó jelölt ennek a ritka és nemesfémnek a pótlására. Mindenhol sok nátrium van bennünk. Legalábbis elméletileg a nátrium-ion akkumulátorok biztonságosabbak és erősebbek lehetnek, ha szilárd elektrolitot használnak. Van azonban egy probléma - a nátrium nehezebb, mint a lítium, ami megnehezíti az elektroliton való áthaladását.
Még 2013-2014-ben japán és amerikai tudósok felfedezték, hogy a hidroborátok kiváló elektrolitok lehetnek a nátrium-akkumulátorok számára, de csak a 120 C hőmérséklet elérése után.. Ezek a hőmérsékletek egyszerűen elfogadhatatlanul magasak a mindennapi akkumulátorok esetében, de genfi kutatók, akik évtizedek óta dolgoznak hidroborátokkal, megoldást láttak erre a problémára.
A genfi kristályográfusok (kristálykémikusok) elkezdték javítani a hidroborát elektrolitot, és kiváló eredményeket értek el.
"A hidroborát elektrolitot szobahőmérséklet és 250 C közötti hőmérséklet-tartományban tudtuk felhasználni, mindenféle biztonsági aggály nélkül" - mondta Radovan Cerny, a projekt menedzsere.
A kutatók üdvözölték azt a tényt is, hogy az általuk fejlesztett nátrium-ion akkumulátorok még erősebbek lesznek.
Hogyan tették ezt a kutatók? Erre a rejtvényre a választ a káosz találta meg. A kristályográfusok összekeverték a hidroborátok általában tiszta összetételét a bór és a negatív töltésű hidrogén gömbjeinek létrehozásával. A köztük lévő rések elég nagyok voltak ahhoz, hogy a pozitív töltésű nátriumionok mozoghassanak az egyik elektróda és a másik között. A vegyes készítmény, bár hatástalan, lehetővé teszi a nátriumionok szabad mozgását.
A kutatók szerint ideális akkumulátort fejlesztenek ki, amely tökéletlen szerkezetű szilárd elektroliton alapul. Az ilyen elemek gyártása és tesztelése előtt még sok munka vár ránk. De az első eredmények nagyon jók.
A nátrium-ion akkumulátorok helyettesíthetik a lítium-ion cellákat, biztonságosabbá, olcsóbbá és környezetbarátabbá téve őket.