Kui maailm liigub puhta energia tootmise suunas, kasvab kahtlemata vajadus puhaste patareide järele transportimiseks. Siiani on kõige tõhusam lahendus liitiumioonakudel, kuid neil on palju puudusi.
Naatriumioonakudel on alternatiivina tohutu potentsiaal, kuid nende tehnoloogia valmistab teadlastele palju peavalu. Nüüd usuvad Genfi ülikooli teadlased, et on need lahendanud.
Liitiumioonaku probleemid arutati rohkem kui üks kord. Nad ei ole eriti ohutud, kuna nende vedel elektrolüüt võib erinevate õnnetuste korral süttida. Lisaks leidub liitium ise üsna väikeses Maa osas. Teadlaste sõnul tekitab see tulevikus samu geopoliitilisi probleeme nagu praegu nafta. Ja lõpuks, kui tehnoloogia areneb, peame alati otsima paremaid lahendusi.
Naatrium, liitiuminaaber perioodilises elementide tabelis, on hea kandidaat selle haruldase ja väärismetalli asendamiseks. Meil on igal pool palju naatriumi. Vähemalt teoreetiliselt võiksid naatriumioonakud olla ohutumad ja võimsamad, kui kasutada tahket elektrolüüdi. Siiski on üks probleem - naatrium on liitiumist raskem, mis raskendab selle elektrolüüdi läbimist.
Aastatel 2013–2014 avastasid Jaapani ja Ameerika teadlased, et hüdroboraadid võivad olla naatriumakude jaoks suurepärased elektrolüüdid, kuid alles pärast 120 C temperatuuri saavutamist. Need temperatuurid on igapäevaste patareide jaoks lihtsalt lubamatult kõrged, kuid aastakümneid hüdroboraatidega töötanud Genfi teadlased on sellele probleemile lahenduse leidnud.
Genfi kristallograafid (kristallikeemikud) hakkasid parandama hüdroboraat-elektrolüüdi ja saavutasid suurepäraseid tulemusi.
"Saime kasutada hüdroboraadi elektrolüüdi temperatuurivahemikus toatemperatuurist kuni 250 ° C, ilma et oleks vaja mingit ohutust," ütles projektijuht Radovan Cerny.
Teadlased tervitasid ka asjaolu, et nende väljatöötatavad naatriumioonakud on veelgi võimsamad.
Kuidas teadlased seda tegid? Sellele mõistatusele leiti vastus kaosest. Kristallograafid on seganud hüdroboraatide tavaliselt korraliku koostise boori ja negatiivselt laetud vesiniku kerade loomisega. Nende vahed olid piisavalt suured, et positiivselt laetud naatriumioonid saaksid liikuda ühe ja teise elektroodi vahel. Ehkki segatud ravimvorm on ebaefektiivne, võimaldab naatriumioonidel vabalt liikuda.
Teadlaste sõnul töötavad nad välja ideaalse aku, mis põhineb ebatäiusliku struktuuriga tahkel elektrolüüdil. Enne selliste patareide tootmist ja katsetamist tuleb veel palju tööd teha. Kuid esimesed tulemused on tõesti head.
Naatriumioonakud võivad asendada liitiumioonakusid, muutes need ohutumaks, odavamaks ja keskkonnasõbralikumaks.