Ladattavista akuista on tulossa yhä enemmän osa jokapäiväistä elämäämme. Litiumparistojen tulon jälkeen tutkijat ovat yrittäneet kehittää halvempia, mutta yhtä tehokkaita akkuja. McGill-yliopiston kemian laitoksen apulaisprofessori Eric McCallan työ voi saada meidät korvaamaan litiumparistomme suolapohjaisilla akuilla.
Nämä akut ovat jo olemassa. Kiina valmistaa niitä käytettäväksi sähköautoissa. Valitettavasti niiden suorituskyky on jo nyt rajallinen, koska kehitetty tekniikka ei salli niiden parantamista. Siksi meidän on luotava uusi tekniikka, jonka avulla voimme lisätä näiden akkujen tehoa. Professori McCallan tiimi työskentelee uuden energialähteen luomiseksi, joka ylittää litiumparistot, koska se on halvempi ja tehokkaampi.
Akun sisällä on kolme pääkomponenttia. Anodi, joka on negatiivisesti varautunut, katodi, jolla on positiivinen varaus, ja elektrolyytti, joka helpottaa vaihtoa kahden muun välillä. Positiivisten ionien liike anodilta katodille tuottaa sähköenergiaa. Litiumakuissa positiivinen litiumioni tuottaa sähköenergiaa liikkuessaan kohti katodia. Joten keskitämme kaikki positiiviset ionit anodille. He haluavat luonnollisesti kiinnittää itsensä positiiviseen katodiin ja luoda energiaa sillä tavalla. Kun kaikki positiiviset ionit ovat saavuttaneet katodin, akku lakkaa toimimasta. Kun lataat akun, asetat kaikki positiiviset ionit takaisin anodiin ja energiantuotantoprosessi alkaa uudelleen.
Suolaakuissa positiivisesti varautuneet natriumionit siirtyvät anodilta katodille ja synnyttävät sähköä. Ongelma, jonka McGill-tiimi joutui käsittelemään, oli ionien koko. Litiumissa on paljon pienempiä ioneja kuin natriumissa. Tämän ongelman kiertämiseksi tutkijat suunnittelivat mangaanista valmistetun anodin ja katodin, jonka he hapettivat helpottaakseen natriumionien liikkumista. Kahden happiatomin kiinnittäminen mangaaniatomiin helpottaa anodin ja katodin ionien absorbointia.
Uusi materiaali ilmestyi viime vuonna. Se mahdollistaa paremman natrium-ionien vaihdon. Tämän uuden materiaalin sisällä oleva syanidi helpottaa tätä vaihtoa. Tämä tekniikka on kuitenkin jo saavuttanut rajansa. Tämän tyyppiset natriumakut tarjoavat vain sähköautoille 250 km:n toimintasäteen. Juuri tätä tutkijaryhmä työskentelee. He haluavat kehittää tehokkaamman akun, joka tarjoaa paremman autonomian kuin nykyinen natriumteknologia.
Professori McCallan tiimi toivoo kehittävänsä akun, joka perustuu materiaaleihin, jotka ovat yleisiä ja halvempia kuin harvinaisemmat metallit, kuten litium, sinkki ja koboltti, joita tällä hetkellä käytetään litiumioniakuissa. He testaavat jo mangaania, rautaa, suolaa ja happea sisältäviä komponentteja. Nämä ovat kuitenkin epävakaita. Tämän ongelman kiertämiseksi on lisättävä toinen elementti. Joten he ovat kehittäneet työskentelytavan, jonka avulla he voivat testata 64 eri elementin yhteensopivuutta samanaikaisesti. Tämä innovatiivinen tapa tehdä asioita säästää paljon aikaa. He eivät ainoastaan testaa tehokkuuttaan, vaan tekevät sen eri lämpötiloissa toistaakseen olosuhteet, joille sähköautot ovat alttiina.
Monet ihmiset ajattelevat, että akut eivät ole kierrätettävissä käyttöikänsä lopussa. Tutkijan mukaan kaikki akut voidaan kierrättää. Pikemminkin hän näkee motivaation esteenä akkujen kierrätykselle. Hän huomauttaa, että litiumioniakut sisältävät metalleja, joilla on korkea kaupallinen arvo. Siksi heidän toipumiseensa on kiinnostusta. Tämä ei koske natriumparistoja. Sen elementeillä on vähän arvoa, joten niiden kierrättämiseen ei välttämättä ole motivaatiota, hän lisää.
McGill-tiimi ei tavoittele vain sähköautoja. Tiedemiehet uskovat pystyvänsä kehittämään akun, joka on riittävän tehokas varastoimaan tuuliturbiinien ja aurinkopaneelien tuottaman energian käytettäväksi pilvisellä tai tuulettomalla säällä. Professori McCallan mukaan tämän tyyppisen energialähteen tulevaisuus on erittäin lupaava. Niiden tärkein etu on näiden akkujen alhaiset kustannukset verrattuna nykyisiin tarjolla oleviin akkuihin.