Liþíumjónarafhlöður knýja nú til dags snjallsíma, fartölvur og allt upp í rafbíla.
Þótt almennt teljist þessar rafhlöður öruggar kemur þó fyrir að það kvikni í þeim, þegar þær þurfa að vera mjög margar saman. Ástæðan er sú að í þeim er raflausn sem getur kviknað í ef rafhlaðan skaddast eða ofhitnar.
Fjölþjóðlegur hópur vísindamanna hefur nú þróað öruggari valkost: endurhlaðanlegar vatnsrafhlöður sem hvorki getur kviknað í né þær sprungið.
Í fyrstu atrennu var framleitt lítið magn en að sögn eru þessar rafhlöður bæði vistvænni og ná að safna í sig meiri orku en hinar hefðbundnu og endast líka lengur.
Magnesíum aðalkryddið
Í nýju rafhlöðunum er vatn notað sem raflausn. Raflausn er vökvi sem bæði gerir kleift að hlaða rafmagni á rafhlöðu og ná því úr henni til nýtingar. Vatnsraflausnin eykur öryggið til mikilla muna þar eð hvorki kviknar í því eða það springur eins og kemur fyrir þegar liþíumjónarafhlöður eiga í hlut.
Aðalhöfundur rannsóknarinnar og prófessor í efnafræði, Tianyi Ma, bætir vatni við sem raflausn í litla rafhlöðuna.
Í nýju rafhlöðunni tekur vatnsraflausnin um 15-20% af rúmmálinu en magnesíum sem er aðalefnið leggur undir sig tæp 70%.
Vísindamennirnir álíta að magnesíum verði besti framtíðarvalkostur í vatnsrafhlöður. Ástæðan er sú að efnið er léttara en t.d. zínk eða nikkel, gefur meiri orkuþéttni og gerir líka mögulegt að hlaða rafhlöðuna á skemmri tíma.
Hægt að endurnýta
„Við notum efni eins og magnesíum og sink, sem mikið er til af í náttúrunni, ódýr og ekki eins eitruð en þeir valkostir sem notaðir eru í öðrum tegundum rafhlaðna. Þetta hjálpar til við að lækka framleiðslukostnað og dregur úr áhættu varðandi bæði heilsu manna og náttúruna,“ segir aðalhöfundurinn Tianyi Ma, prófessor í efnafræði við RMIT-háskólann, í fréttatilkynningu.
Hin 10-15% af rafhlöðunni samanstanda af ýmsum smámálmum, sem hjálpa til við að safna saman og flytja rafeindir.
Nýja vatnsrafhlaðan lítur svipað út og minni útgáfur liþíumrafhlaðna, sem meðal annars eru notaðar í úr. Tæknin innan í er hins vegar allt önnur.
Efnin má þar að auki endurnýta í nýjar vatnsrafhlöður
Þetta leysir að miklu leyti þær áskoranir sem neytendur og stjórnvöld um allan heim standa frammi fyrir þegar kemur að förgun núverandi tækni til orkugeymslu eftir að rafhlaðan hefur lokið líftíma sínum.
„Rafhlöðurnar okkar endast mun lengur en hefðbundnar liþíum-rafhlöður á markaðnum, og þær er jafnvel hægt að taka sundur á öruggan hátt þannig að nánast allt innihald rafhlöðunnar er endurvinnanlegt,“ segir Tianyi Ma.
Rannsóknin sýnir að magnesíum vatnsrafhlöður geta komið í stað eldri blýsýrurafhlaðna til skamms tíma, á einum til þremur árum, og að leysa af hólmi liþíumrafhlöður til lengri tíma, innan fimm til tíu ára.
Vísindamennirnir hafa þegar tekist að innleiða hönnun sína í sólarsellur með góðum árangri.
Næsta skref er að þróa ný nanóefni fyrir rafskaut sem geta aukið orkueðlismagn vatnsrafhlaðna í stórum stíl.
