Edisonin akun uusi tuleminen

Stanfordin yliopiston tutkijat ovat huimasti parantaneet Edisonin nikkeli-rauta-akun tehoa. Akkua voitaneen käyttää sähkökäyttöisissä kulkuneuvoissa kuten Edison tarkoittikin.

Alunperin sähkökulkuneuvoja varten suunniteltu Edison-akku poistui lähes kokonaisuudessaan markkinoilta 70-luvun puolivälissä. Nykyään vain muutama yritys valmistaa nikkeli-rauta-akkuja, jotka päätyvät lähinnä käytettäväksi aurinko- ja tuulivoiman ylituotannon säilömiseen.

Edison-akku on hyvin kestävä (elinikä jopa kymmeniä vuosia). Haittapuolia ovat hidas lataus- ja purkausnopeus. Hongjie Dai kollegoineen on onnistunut merkittävästi parantamaan tämän sata vuotta vanhan teknologian tehokkuutta. Stanfordin tutkijaryhmä on kehittänyt nikkeli-rauta-akun, joka latautuu täysin kahdessa minuutissa ja on purettavissa alle 30 sekunnissa. Akku kestää lähes 1000 lataus-purkaussykliä. Akun korkean tehon ja halvan hinnan ansiosta se mahdollisesti soveltuu käytettäväksi sähkökulkuneuvoissa.

Edison-akun katodi koostuu nikkelistä ja anodi raudasta, elektrolyyttinä on kaliumhydroksidi. Rauta ja nikkeli ovat yleisiä alkuaineita maapallollamme. Lisäksi niitä ei voi luokitella kovinkaan myrkyllisiksi.

Hiiltä on pitkään käytetty lisäämään elektrodien sähkönjohtavuutta. Edison-akun tehostamiseksi Stanfordin tutkijat käyttävät yhden atomin paksuisista hiilinanolevyistä muodostuvaa grafeenia ja kymmenestä yhteen rullatusta grafeenilevystä koostuvia moniseinäisiä hiilinanoputkia. Tavallisissa elektrodeissa hiili sekoittuu nikkeliin ja rautaan satunnaisesti. Stanfordissa rautaoksidin nanokiteet kasvatetaan grafeenille ja nikkelioksidin nanokiteet hiilinanoputkille.

Tällä tekniikalla muodostuu metallipartikkeleiden ja hillinanomateriaalejen välille voimakas kemiallinen sidos, millä on dramaattinen vaikutus akun tehoon. Kytkemällä nikkeli- ja rautapartikkelit hiileen sähkövaraukset liikkuvat nopeasti elektrodien välillä ja virtapiirin ulkopuolella. Tuloksena on huippunopea versio nikkeli-rauta-akusta, joka voidaan ladata ja purkaa sekunneissa.

Kehitetty yhden voltin akkuprototyyppi riittää taskulampulle. Tutkijoiden tavoitteena on isomman akun valmistaminen, sitä voitaisiin käyttää sähköverkkosovelluksissa tai liikennevälineessä.

Lähde: http://news.stanford.edu

Jaa: 
Facebooktwittergoogle_plusmailFacebooktwittergoogle_plusmail