Νέες μπαταρίες με 50 φορές μεγαλύτερη χωρητικότητα

Μοιάζουν με εικόνες από το μακρινό μέλλον όπου τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα θα ξεπεράσουν τα προβλήματα αυτονομίας και την ανάγκη σε συχνή φόρτιση που περιορίζει αισθητά τις δυνατότητες χρήσης.

Για να έχει κανείς συγκριτική εικόνα της υπάρχουσας κατάστασης θα πρέπει να συγκρίνει τις υφιστάμενες τεχνολογίες κίνησης με την ισοδύναμη ενεργειακή πυκνότητα η οποία χαρίζει την πολυπόθητη αυτονομία χωρίς τα αυτοκίνητα να χάσουν τον χαρακτήρα τους.

Η βενζίνη έχει ενεργειακή πυκνότητα κοντά στα 12,8 kWh ανά κιλό καυσίμου. Ο συνολικός βαθμός απόδοσης ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης δεν ξεπερνά το 30-35%, οπότε ένα μικρό μέρος της χημικής ενέργειας τελικά παράγει έργο.

Στο Nissan Leaf οι μπαταρίες έχουν ενεργειακή πυκνότητα μόλις 120 Wh/kg και ολόκληρη η συστοιχία μπαταριών που ζυγίσει αρκετές δεκάδες κιλά μπορεί να αποθηκεύσει μόλις 24 kWh ενέργειας που απέχουν πολύ από τις 550 kWh που βρίσκονται στο ρεζερβουάρ ενός τυπικού αυτοκινήτου με κινητήρα βενζίνης. Από τις 550 kWh χημικής ενέργειας που περικλείει η βενζίνη, φτάνουν στους τροχούς περίπου 190 kWh ενέργειας, δηλαδή 7 φορές περισσότερη από αυτή που έχει αποθηκευμένη ένα τυπικό μικρό ηλεκτρικό αυτοκίνητο.

Η πρόκληση για τους ερευνητές είναι τεράστια για τη βελτίωση της ενεργειακής πυκνότητας των μπαταριών. Στο πανεπιστήμιο George Washington οι ερευνητές δημιούργησαν μια πειραματική μπαταρία ρευστοποιημένων αλάτων. Σε κανονικές συνθήκες θερμοκρασίας οι ηλεκτρολύτες της μπαταρίες είναι σε στερεή κατάσταση και η μπαταρία δεν αποδίδει την ενέργεια. Μόλις θερμανθεί τότε λειτουργεί.

Οι συγκεκριμένες μπαταρίες που ερευνούν στο Αμερικανικό πανεπιστήμιο υπό την καθοδήγηση του καθηγητή τους Stuart Licht χρησιμοποιούν υγροποιημένους ηλεκτρολύτες, οξυγόνο από την ατμόσφαιρα και multiple electron ηλεκτρόδια που είναι κατασκευασμένα από σίδηρο, άνθρακα και βοριούχο βανάδιο. Ο συνδυασμός αυτός επιτυγχάνει χωρητικότητα 11 έως 50 φορές μεγαλύτερη από αυτή των συμβατικών ιόντων λιθίου που χρησιμοποιούνται από την αυτοκινητοβιομηχανία. Βέβαια υπάρχουν τεχνικά προβλήματα που πρέπει να ξεπεραστούν και αφορούν τις υψηλές θερμοκρασίες λειτουργίας. Οι ηλεκτρολύτες είναι σε ρευστή κατάσταση σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 700-800 βαθμούς κελσίου κι αυτό αποτελεί το μεγάλο πρόβλημα για ένα αυτοκίνητο.