Page 7 - No31

AZ ENERGIATÁROLÁS PERSPEKTÍVÁI
Műszeres kémiai vizsgálatok
Fém-ion akkumulátorok

A fém-ion akkumulátorok első példáját a lítium-ion akkumulá-
torokat napjainkban széles körben használjuk energiatárolásra
elektronikai eszközeinkben, laptopokban, kézitelefonokban és
energiaforrásként a közlekedésben.

A lítium elérhetősége korlátozott,
kitermelése költséges és bizonyos
körülmények között használata nem
biztonságos. Emiatt felmerült más
kationokkal, mind mono- és multivalens hozzájárulnak az energiát termelő
fémeken alapuló redoxireakciókhoz.
akkumulátortechnológiák kifejlesztése is, Például a savas ólomakkumulátorban,
amelyeknek olcsóbb az előállításuk, amelynek anódja Pb, katódja PbO és az
2
nagyobb az energiasűrűségük és elektrolitja vizes H SO oldat, az
2
4
biztonságosabb üzemeltetésük. Már elektromos energia-termelés (kisütés)
hosszabb ideje jelentős kutatások folynak közben a következő reakciók játszódnak le
más fém-ion (alkálifém-, alkáliföldfém és az elektródákon:
átmeneti fém) akkumulátorok A negatív anód anyaga az ólom reagál a
fejlesztésére. A kutatások fókuszában a kénsavval, ólom-szulfát (PbSO )
₄
Föld leggyakrabban előforduló elemei keletkezik és elektronok (e ) szabadulnak
–
közé tartozó Na, K, Mg, Ca, Al, Zn fémek fel (oxidáció).
állnak. A felsorolt fémeken alapuló fém-
ion akkumulátorok felépítése hasonlít a Pb(s) + H SO (aq) PbSO (s) +
₄
₄
₂
lítium-ion akkumulátorokhoz, kivéve, három elektron felszabadulása egyetlen 2H (aq) + 2e –
+
hogy a lítiumot a többi fém helyettesíti. A kation redukciója során – mivel a vizsgált Pozitív elektróda (PbO ) reagál a
₂
hasonlóság azt jelenti, hogy a lítium-ion többvegyértékű fémek közül több kénsavval (H SO ) és a kénsavból
₂
₄
akkumulátorok alapvető ismereteit és elektródapotenciálja kevésbé negatív, származó hidrogénionokkal (H ),
+
gyártási tapasztalatait kihasználhatják a mint az alkáli elemeké – az ezek valamint a külső áramkörből érkező
többi fémion-akkumulátorok ipari felhasználásával nyert akkumulátorok elektronokkal ólom-szulfát (PbSO ) és víz
₄
adaptációjához. A multivalens fém-ion kisebb energiasűrűségűek lehetnek. (H O) keletkezik (redukció).
₂
akkumulátorok fejlesztése attól is függ, Jelenleg a kiterjedt alkalmazást nyert PbO (s) + H SO (aq) + 2H (aq) + 2e
–
+
₂
₂
₄
hogy ezek a fémek elegendő előnyt Li-ion akkumulátorok mellett egyedül a PbSO (s) + 2H O
₂
₄
nyújtanak-e a lítiumhoz képest ahhoz, Na-ion akkumulátorok kerültek
hogy használhatóak legyenek kereskedelmi forgalomba, a többi Az akkumulátor egy cellájának bruttó
alternatívaként. Bár előny a két vagy akár előállítási technológiájának szintje még reakciója:
nem érte el a kereskedelmi forgalomra
alkalmas szintet. Pb(s) + PbO (s) +2H SO (aq)
₂
₄
₂
A költség- és 2PbSO (s) + 2H O
₄
₂
biztonsági előnyökön túl a A KÜLÖNBSÉG A reaktánsok termékek
HAGYOMÁNYOS ÉS A FÉM-
cellák energiasűrűsége ION AKKUMULÁTOROK
megnőhet a tároláshoz KÖZÖTT Mint minden kémiai reakciónál, az
alapvetően aktívan nem Az energiatárolásra általában használt elektrokémiai folyamatok esetén a
hozzájáruló anyag ólom-savas, nikkel-kadmium, nikkel- mozgatóerő állandó T és P mellett, a
mennyiségének csökkenése fémhidrid akkumulátorokban az termékek és reaktánsok Gibbs
miatt. elektródareakciók hatására több szabadenergiáinak különbsége (∆G).
különböző ion mozog az anód és a katód A szabadenergia változás a fenti bruttó
elektróda közötti elektrolitban kisütés és reakció esetén (standard körülmények
töltés közben is. Az elektrolit ionjai is között):
KÉMIAI PANORÁMA 31. SZÁM, 2026. ÉVFOLYAM 7