Onderzoek tussen de Universiteit van Liverpool, VK en National Tsing Hua University (NTHU), Taiwan heeft een nieuw mechanisme voor het opslaan van lading onthuld dat de mogelijkheid biedt om herlaadbaarheid in calcium-luchtbatterijen mogelijk te maken.

In een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Chemische Wetenschappen , Professor Laurence Hardwick van het Stephenson Institute for Renewable Energy (SIRE) van de Universiteit van Liverpool en collega's ontdekten een onderscheidende vorm van ladingsopslag op de elektrode-interface die wordt beschreven als ingesloten grensvlak-redox. Deze nieuwe bevinding introduceert een nieuw mechanisme van ladingsopslag dat in praktische apparaten kan worden gebruikt.

Hoofdauteur van het artikel, Yi Ting (Leeuw) Lu, is een gezamenlijke Ph.D. student in de duale Ph.D. programma tussen de Universiteit van Liverpool en de National Tsing Hua University. Hij zei, "We zijn begonnen met het onderzoeken van deze elektrolytsystemen om te begrijpen hoe we een metaal-luchtbatterij kunnen ontwikkelen op basis van calciummetaal, dat een zeer overvloedig aarde-element is, het creëren van een zeer duurzame batterijtechnologie."

"Het onderzoek onderzoekt de vorming van een elektrochemisch gegenereerde tussenlaag op elektrode-oppervlakken die de gereduceerde vorm van zuurstofgas, bekend als superoxide, beperkt. waardoor het vervolgens gemakkelijk kan worden geoxideerd."

Het onderzoek is uitgevoerd in een elektrolyt ontworpen voor een calcium-luchtbatterij, die tot dusverre praktisch onomkeerbaar bleek te zijn. Het onderzoeksteam merkte op dat wanneer de elektrode vele tientallen keren werd gefietst, het elektrochemische proces werd steeds meer omkeerbaar, en een reeks experimenten werden uitgevoerd om het mechanisme volledig te begrijpen.

Dr. Alex Neale, die ook deel uitmaakt van het onderzoeksteam, zei, "Door systematische elektrochemische en spectroscopie-onderzoeken, we begonnen de oorsprong te begrijpen van dit redelijk vreemde en opwindende nieuwe proces dat in onze metingen verscheen. Het nieuwe mechanisme van ingesloten grensvlak-redox dat we hebben gedefinieerd, maakt een voorheen ongeziene mate van omkeerbaarheid mogelijk voor systemen op basis van de calcium-luchtbatterij."

Verder werk zal onderzoeken hoe gemakkelijk dit fenomeen wordt waargenomen in verschillende elektrolytsystemen en om te begrijpen of de opgeslagen lading verder kan worden benut, opgeschaald en gebruikt in een praktisch systeem voor energieopslag.

Vanwege de Britse lockdown in maart 2020, Yi Ting (Leo) Lu keerde zes maanden eerder dan gepland terug naar Taiwan, dus om de studie te voltooien, zette het team parallelle experimenten op in zowel Liverpool- als NTHU-labs om resultaten te vergelijken en reproduceerbaarheid van waarnemingen te garanderen.