Svet ubrzano prelazi na obnovljive izvore energije, ali postoje nedostaci. Solarna energija pada noću, a energija vetra se povlači i neredovno raste. Potrebno je razviti nove tehnologije koje mogu skladištiti energiju iz električne mreže kada ima viška i koristiti je kada je nema dovoljno.
Punjive litijum-jonske baterije igraju ključnu ulogu u svakodnevnom životu, napajajući uređaje od pametnih telefona do električnih vozila. Međutim, oni se oslanjaju na ograničene resurse kao što su litijum, nikl i kobalt, što izaziva zabrinutost u pogledu održivosti i troškova.
Ksiaovei Teng, James H. Manning profesor hemijskog inženjerstva na VPI, predvodi tim za istraživanje novih tehnologija baterija za skladištenje energije u mreži. Nedavni rezultati tima, objavljeni u ChemSusChem, sugerišu da bi gvožđe, kada se tretira sa silikatom aditiva elektrolita, moglo da stvori alkalnu anodu baterije visokih performansi. Drugi najzastupljeniji metal u Zemljinoj kori posle aluminijuma, gvožđe je daleko održivije od nikla i kobalta. Samo Sjedinjene Države recikliraju oko 40 miliona metričkih tona gvožđa i čelika iz otpada svake godine.
Teng napominje da se gvožđe već koristi kao anoda za alkalne baterije u gvožđe-nikl alkalnim baterijama — koje je izumeo Tomas Edison 1900-ih — ali ima nisku energetsku efikasnost i kapacitet skladištenja zbog stvaranja gasa vodonika tokom punjenja i inertnog oksida gvožđa tokom pražnjenje.
„Ne želite stvaranje gasa vodonika kada punite bateriju“, rekao je Teng. „To značajno umanjuje energetsku efikasnost sistema baterija. Bez rešavanja ovih tehničkih izazova, gvožđe alkalne baterije su manje privlačne za savremene sisteme za skladištenje energije koji se povezuju sa električnim mrežama.“
U naslovnoj priči od 7. oktobra predstavljenoj u ChemSusChem-u, tim je izvestio da im dodavanje silikata u elektrolite omogućava punjenje baterije bez proizvodnje vodonika.
Hemijsko jedinjenje silicijuma i kiseonika, silikat se dugo koristi kao jeftin i jednostavan agens u staklu, cementu, izolaciji i deterdžentima, rekla je Sathia Jagadeesan, dr. student na VPI i glavni autor rada. Tim je otkrio da silikat takođe snažno reaguje sa elektrodama baterije i potiskuje stvaranje gasa vodonika.
Teng je rekao da bi ovaj novi proces mogao da poboljša alkalne redoks hemije gvožđa u gvožđe-vazduh i gvožđe-nikl baterijama za aplikacije za skladištenje energije, kao što su mikromreže ili pojedinačne solarne ili vetroelektrane.
