Przełom w energetyce? Japończycy są przekonani

Zespół badawczy z Japońskiego Instytutu Badań Fizycznych i Chemicznych (RIKEN) stworzył elektrodę, która umożliwia efektywny transport jonów wodorkowych (H-) w warunkach pokojowych. Naukowcy podkreślają, że jest to przełomowe odkrycie, które ma potencjał umożliwić produkcję bezpiecznych, pojemnych i wydajnych baterii oraz ogniw paliwowych.

Wodór jest powszechnie uważany za paliwo idealne, ponieważ jego spalanie generuje jedynie wodę. Niemniej jednak, bezpieczne przechowywanie wodoru oraz uzyskiwanie z niego energii stanowi duże wyzwanie. Na przykład, ogniwa paliwowe na wodór, które generują prąd i są stosowane w niektórych pojazdach, działają poprzez umożliwienie przepływu protonów (atomów wodoru pozbawionych elektronu – dodatnich jonów wodoru) przez specjalną błonę, z jednej części ogniwa do drugiej, gdzie następuje reakcja. Taka technologia jest skomplikowana, ponieważ m.in. wymaga ciągłego nawadniania systemu.

Z tego powodu, naukowcy postanowili wykorzystać wodór w innej formie – jako jony wodorkowe (z dodatkowym elektronem) w ciałach stałych, zamiast w roztworach wodnych.

"Zrobiliśmy ogromny postęp. Nasze wyniki po raz pierwszy pokazują transport jonu wodorkowego przez elektrolit w postaci ciała stałego, w temperaturze pokojowej" – mówi kierujący pracami Genki Kobayashi.

Materiał opracowany przez zespół Kobayashiego bazuje na wodorku lantanu, który umożliwia łatwe chwytanie, przekazywanie i uwalnianie jonów wodorkowych. Kluczowym elementem było jednak dodanie do niego atomów strontu, które stabilizowały wcześniej fluktuujące oddziaływanie z wodorem.

"Na krótką metę nasze wyniki dostarczają wskazówek dla opracowania stałych elektrolitów przewodzących jony wodorkowe" – mówi Kobayashi. "W długiej perspektywie wierzymy, że przekroczyliśmy pewien punkt krytyczny w rozwoju wodorowych baterii, ogniw paliwowych i elektrolitycznych".

W ramach dalszych prac badawczych, naukowcy planują zwiększyć wydajność swojego wynalazku. Mają również zamiar stworzyć materiał, który będzie odwracalnie wychwytywał i uwalniał wodór, co umożliwi konstrukcję baterii wodorowych, które będzie można wielokrotnie ładować, a także lepszych zbiorników do przechowywania wodoru.