Naukowcy z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii odnotowali istotny postęp w tworzeniu baterii protonowej, która ma szansę stać się tańszą i bardziej ekologiczną alternatywą dla powszechnie stosowanych baterii litowo-jonowych.

Badania prowadzone pod kierunkiem doktoranta Sichenga Wu i profesora Chuana Zhao z Wydziału Chemii skupiają się na opracowywaniu materiałów zdolnych do skutecznego i niedrogiego magazynowania protonów. Wyniki prac opublikowano w prestiżowym czasopiśmie Angewandte Chemie.

Kluczowym osiągnięciem zespołu jest stworzenie związku o nazwie tetraamino-benzochinon (TABQ), który może przyczynić się do masowej produkcji baterii protonowych. Nowy materiał powstał poprzez modyfikację istniejącego związku, tetrachloro-benzochinonu (TCBQ), w którym atomy chloru zastąpiono grupami aminowymi. Dzięki temu udało się znacznie poprawić właściwości elektrochemiczne substancji. Jak wyjaśnia Wu, tradycyjne elektrody stosowane w bateriach protonowych są często ciężkie i kosztowne, co ogranicza ich dostępność. Z kolei TABQ, choć obecnie nie należy do najtańszych w produkcji, w przyszłości ma szansę być ekonomiczny dzięki wykorzystaniu lekkich i powszechnych pierwiastków.

Baterie protonowe to obiecująca alternatywa dla litowo-jonowych, które dominują obecnie na rynku i są stosowane w urządzeniach codziennego użytku i pojazdach: samochodach i motocyklach elektrycznych. Problemy związane z bateriami litowymi to m.in. ograniczone zasoby litu, nierównomierna jego dostępność na świecie, trudności z szybkim ładowaniem, niska wydajność w niskich temperaturach oraz kwestie bezpieczeństwa.

W przeciwieństwie do baterii litowo-jonowych, baterie protonowe wykorzystują protony, czyli jądra atomów wodoru, które utraciły elektron. Protony, dzięki swoim niewielkim rozmiarom, mogą przemieszczać się szybciej i efektywniej, co sprawia, że takie baterie mogą ładować się szybciej, być bardziej przyjazne środowisku i tańsze w eksploatacji. Jednak głównym wyzwaniem pozostaje znalezienie materiału, który skutecznie przechowywałby i transportował protony. Dotychczasowe rozwiązania często cechują się niską wydajnością, wysokim kosztem i ograniczoną funkcjonalnością.

Profesor Zhao podkreśla, że ich zespół opracował obiecujący materiał anodowy, a kolejne badania będą skupiać się na projektowaniu katod z organicznych materiałów o wyższym potencjale, co pozwoli zwiększyć napięcie baterii. Prace nad bateriami protonowymi, choć jeszcze nieukończone, mogą przyczynić się do przełomu w magazynowaniu energii i zmniejszyć naszą zależność od zasobów litu, przyczyniając się jednocześnie do ochrony środowiska.