Energiatárolás – a jobb akkumulátorok szükségessége

Az akkumulátorok elektrokémiai reakciókat segítségével tárolják az elektromos energiát későbbi felhasználás céljából. Két elektródból, egy negatív pólusból (katód) és egy pozitív pólusból (anód), valamint egy elektrolitból állnak.

A folyékony fosszilis tüzelőanyagokhoz képest az akkumulátorok azonos tömegre vagy térfogatra vetítve kevesebb energiát tárolnak. Ez – a költségekkel, a nyersanyagok rendelkezésre állásával és a viszonylag lassú töltődési sebességgel együtt – ma az akkumulátortechnológia előtt álló fő kihívások közé tartozik.

A lítiumion-akkumulátorok jelenleg a villamosenergia-tárolás legelfogadottabb megoldásai. Ezeket számos eszközben használják, ideértve a hordozható elektronikus eszközöket és az elektromos autókat is. Az akkumulátorok jövőbeli felhasználása ezekben az eszközökben nagyobb tárolási kapacitást és gyorsabb töltési sebességet, valamint alacsonyabb költségeket fog megkövetelni.

A nanoanyagok segítségünkre lehetnek a jobb akkumulátorok tervezésében azáltal, hogy jobb alapanyagot biztosítanak a katódok és anódok számára. A nanoanyagok, például a grafén nagy felülete hozzájárul a katódok, az anódok és az elektrolit közötti érintkezés fokozásához, ami lehetővé teszi az akkumulátorok gyorsabb töltését.

A szén nanocsövekkel erős, tartós, nagy mechanikai integritású elektródák hozhatók létre, megőrizve ugyanakkor rugalmasságukat. A tudósok arra is használnak nanoanyagokat, hogy csökkentsék az akkumulátorok elhasználódását, hogy azok számos töltési ciklus során megőrizzék kapacitásukat.

A nanoanyagok segíthetnek abban is, hogy a lítiumion-akkumulátoroktól eltérő akkumulátortechnológiák gazdaságilag és műszakilag megvalósíthatókká váljanak. Az akkumulátortechnológiákhoz rengeteg nyersanyagra van szükség, így a nátriumion-akkumulátorok megfelelő helyettesítők lehetnek, mivel a nátrium nagyobb mennyiségben áll rendelkezésre, mint a lítium.