Az új típusú energiatároló cellulóz alapú, biológiailag lebomló anyagokat használ adalékanyagként és membránként, a fejlesztés már a léptéknövelés fázisában tart.

A megújuló energia hasznosíthatóságát, annak tárolási lehetőségeit hosszú ideje kutatják a DE Természettudományi és Technológiai Kar Alkalmazott Kémiai Tanszék munkatársai.

– Számos akkumulátort használunk, ezek energiatároló képessége viszont limitált, ami általános gátja a megújuló energiák további terjedésének. A mai lítium-akkumulátoroknál több korlát jelentkezik, ami behatárolja a további fejlődést: kapacitásuk korlátozott és az újrahasznosíthatóságuk  körülményes. Utóbbi miatt pedig nehéz beilleszteni a körforgásos gazdaságba, ami a hosszú távú gazdasági és környezetvédelmi célokat mindenképp korlátozza. Folynak kutatások a lítium-alapú rendszerek ezen nehézségeinek megoldására, illetve a lítium más fémekkel történő kiváltására, ilyen például a mi fejlesztésünk, mely cinkanódot alkalmaz. A cink-levegő akkumulátorok ennek is egy különleges válfajai, hiszen amellett, hogy cink az anódunk, a katódfolyamatnál a levegőből nyerünk oxigént – magyarázza a kutatás alapját Nagy Tibor, a DE TTK Kémiai Intézet Alkalmazott Kémiai Tanszékének docense.

A rendszer másik előnye, hogy nagy elméleti kapacitással rendelkezik, a szakember szerint mindezek alapján ez a lítium-alapú akkumulátorok egyik legígéretesebb alternatívája.

– Nem csak egy fél cellát vizsgáltunk, amit gyakran tesznek kutatások során, hanem összeraktunk egy teljes cink-levegő rendszert, ami már önmagában is alkalmazható akkumulátornak. Így készítettük el a prototípusunkat, ami használható az elektromos energia tárolására. A különlegessége a rendszernek, hogy egyszerűen egy cinkanódot és aktív szénkatódot alkalmaztunk, mindkettő nagyon olcsó. További előnye, hogy nem használtunk katalizátort, ezáltal a prototípusban nincs nehézfém. Az energiatárolás a katód-oldalon a levegőből kinyert oxigén segítségével valósul meg – teszi hozzá Nagy Tibor.

A prototípus a hagyományos cink-levegő rendszerekhez viszonyítottan kisebb munkafeszültség tartományban működik, ami lehetővé tette, hogy jóval kíméletesebb körülmények között dolgozzon az akkumulátor. Ennek hatására stabilabb működést tudtak elérni, háttérbe szorultak a káros, a kapacitást és az élettartamot csökkentő folyamatok.

– Cink van az anódon és az aktív szénben nincs katalizátor, tehát semmilyen katalizátort nem alkalmazunk. Ez megint azért jó, mert egyszerű és környezetbarát. Elektrolitként lúgot alkalmazunk, amit viszonylag könnyen tudunk semlegesíteni. Mindössze egy adalékunk van, az úgynevezett karboximetilcellulóz, ami cellulóz-alapú polimer. Tehát természetes eredetű és környezetbarát az a gyapjúköpeny is, ami a két elektródot elválasztja egymástól, és lehetővé teszi, hogy elektromos munkát végeztessünk az akkumulátorral. Összefoglalva, a rendszerünk könnyen előállítható, egyszerű, olcsó és könnyen újra hasznosítható, nincs benne problémás elem – sorolja a kutató.

A fejlesztési folyamat meghatározó tényezőjeként említi a szakember a megfelelő geometria alkalmazását. A cellák megtervezését követően erre a célra a 3D-nyomtatást választották, amivel kellően hatékonyan lehetett tesztelni a geometriát, illetve precízen kialakítani a cellatestet.

A kutatásban a DE TTK Alkalmazott Kémiai Tanszék munkatársai mellett a Szilárdtest Fizikai Tanszék szakemberei is részt vettek. A kutatási folyamat során több szabadalmi bejelentés is született.

– A prototípusunk elkészült, most a léptéknövelés fázisában arra koncentrálunk, hogyan lehet a teljesítményét úgy növelni, hogy a pozitív tulajdonságokat megtartsuk. Elsősorban a kapacitás növelésén dolgozunk, de a cellák összekapcsolását is elvégeztük, hogy növeljük a kimenő feszültséget. Ehhez hozzájárul az egyetem Proof of Concept pályázata, ami megadja a lehetőséget számunkra egy lényegesen nagyobb kapacitással rendelkező rendszer kidolgozására – mondja a terveket illetően Nagy Tibor.

A kutatás részleteit, eredményeit a debreceni kutatók a Journal of Energy Storage folyóiratban publikálták. A tanulmánnyal Nagy Tibor elnyerte a Gróf Tisza István Debreceni Egyetemért Alapítvány Publikációs Díját.

Forrás: Debreceni Egyetem

Ha feliratkozik a Műszaki Magazin Hírlevelére, sosem marad le a híreinkről! További friss híreket talál a Műszaki Magazin főoldalán! Csatlakozzon hozzánk a Facebookon is!

The post Lítium-alapú akkumulátorok ígéretes alternatívája appeared first on Műszaki Magazin.

A globális lítiumpiacot jelenleg Ausztrália és Kína dominálja, a német lelőhely felfedezése pedig akár az egész EU-nak elhozhatja a Kánaánt az elektromos autógyártásban – írja a totalcar.hu. Geológusok becslése szerint a Felső-Rajna-völgy környékén egy 300 kilométer hosszú és akár 40 kilométer széles terület alatt található óriási mennyiségű lítium, több ezer méter mélyen.

A lap azt írja, hogy egy német-ausztrál vegyesvállalat, a Vulcan Energy Resources már be is jelentkezett a termelésre. Elmondásuk szerint a lehető legkörnyezetkímélőbb módon oldanák meg a kitermelést.

Öt geotermikus erőmű építésével kezdenék, ezeken keresztül működne maga a kitermelés.

A mélyből felhozott lítiumban gazdag forró vízzel meghajtanák a generátorokat, így egyrészt áramot termelnének velük, majd ebből a vízből kémiai módszerekkel leválasztanák a lítiumot és a visszamaradt vizet visszapumpálnák a mélybe.

A beruházás 1,7 milliárd euróba kerülhet, és terveik szerint 2024-ben már évi 15 ezer tonna, egy évre rá pedig már évi 40 ezer tonna lítium-hidroxidot hoznának a fel. Csak szemléltetésképp említendő: Németország tavaly összesen 5300 tonnát importált, az új lelőhely így elképesztő méretűnek tekinthető.

A lap szerint még sok a kérdés a projekttel kapcsolatban, a fő aggály, hogy a lelőhely lakott terület közelében van, így nem tudható, hogyan reagál majd a lakosság. A kutakon keresztül végzett kitermelés ugyan nem jár nagy felszíni pusztítással, mégis okozhat változásokat a felszín közelében, így például lehet következménye épületek süllyedése, vagy a talajvíz szintjének változása, a német autóiparnak viszont jelentős lobbiereje van az országban.

A bolygón kitermelt lítium nagyjából felét jelenleg Ausztráliában termelik ki, miközben az ismert tartalékok java Dél-Amerika egyes országaiban, például Chilében és Bolíviában vannak.

Forrás: Portfolio

The post Óriási kincsre bukkant Németország: az egész EU elektromos autógyártásának hatalmas lökést adhat appeared first on Műszaki Magazin.

Ennek az új módszernek az alapját a fém-szerves szerkezetek adják, melyek arról híresek, hogy hatalmas a belső felületü, és egyetlen grammnyi anyag kihajtogatva elméletileg befedne a futballpályát. Az anyagot MOF, metal-organic framework néven ismeri a szakirodalom. A különleges struktúrájú anyagot használják metán vagy szén-dioxid tárolására, kémiai szenzorként, és anyagok szétválasztására.

Ahogy a tengervíz áthalad ezen a MOF-on, meghatározott ionokat tudnak kivenni belőle, így többek közt a tengervízben nagy mennyiségben megtalálható lítium is fennakad a rostán. Ez a Monash Egyetem, a CSIRO és a Texasi Egyetem kutatói által kifejlesztett módszer egyik fő előnye, hiszen az elektromos autóktól a telefonokig mindenféle eszköz akkumulátorához erre az alapanyagra van szükség. Ezt pedig most egy nem túl hatékony kémiai eljárással nyerik ki kőzetekből és sós oldatokból.

A módszer másik előnye, hogy a vizet elég átereszteni a MOF-on, ezért az eljárás sokkal energiahatékonyabb, mint a fordított ozmózisos módszer, amelynél nagy nyomáson kell átpréselni a vizet a membránon.

forrás: https://index.hu/tudomany/2018/02/12/aksi_es_ivoviz_keszul_a_tengervizbol/

The post Víz és lítium tengervízből appeared first on Műszaki Magazin.