Japoński zespół opracował nowy materiał, który pozwala transportować jony wodoru w temperaturze pokojowej. Oznacza to łatwiejszą produkcję wodorowych baterii i ogniw paliwowych.

Naukowcy z Japońskiego Instytutu Badań Fizycznych i Chemicznych (RIKEN) opracowali elektrodę, która umożliwia sprawny transport jonów wodorkowych (H-), w pokojowej temperaturze. Badacze mówią o przełomie, który ma umożliwić wytwarzanie bezpiecznych, pojemnych i wydajnych baterii oraz ogniw paliwowych.

Wodór to w dużej mierze paliwo doskonałe, ponieważ z jego spalania powstaje tylko woda. Trudności natomiast stwarza jego bezpieczne przechowywanie i uzyskiwanie z niego energii. Na przykład wytwarzające prąd wodorowe ogniwa paliwowe, stosowane w niektórych samochodach, działają w ten sposób, że umożliwiają przejście protonów (atomów wodoru pozbawionych elektronu – dodatnich jonów wodoru), przez specjalną błonę, z jednej części ogniwa do drugiej, gdzie wchodzą w reakcję. Taka technologia jest skomplikowana, ponieważ m.in. wymaga ciągłego nawadniania systemu.

Naukowcy starali się więc wykorzystać wodór w innej postaci – wodorowych jonów ujemnych (z dodatkowym elektronem), w ciałach stałych, zamiast w roztworach wodnych.

"Wykonaliśmy milowy krok. Nasze wyniki po raz pierwszy demonstrują transport jonu wodorkowego przez elektrolit w postaci ciała stałego, w pokojowej temperaturze" – mówi kierujący pracami (https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202301993) Genki Kobayashi.

Opracowany przez jego zespół materiał oparty jest na wodorku lantanu, który pozwala na łatwe chwytanie, przekazywanie i uwalnianie wodorkowych jonów. Kluczem było jednak dodanie do niego atomów strontu, które ustabilizowały fluktuujące wcześniej 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 dalszych krokach badacze chcą poprawić wydajność wynalazku. Zamierzają również opracować materiał, który będzie odwracalnie wychwytywał i uwalniał wodór, co pozwoli na budowę wodorowych baterii, które będzie można wielokrotnie ładować i lepszych zbiorników do przechowywania wodoru.

Marek Matacz
mat/ zan/