Kad pasaule virzās uz tīras enerģijas ražošanu, neapšaubāmi palielināsies vajadzība pēc tīrām baterijām transportēšanai. Līdz šim visefektīvākais risinājums mums ir litija jonu akumulatori, taču tiem ir daudz trūkumu.
Nātrija jonu baterijām kā alternatīva ir milzīgs potenciāls, taču to tehnoloģija zinātniekiem sagādā daudz galvassāpju. Tagad Ženēvas universitātes pētnieki uzskata, ka viņi tos ir atrisinājuši.
Litija jonu akumulatoru problēmas tika apspriesti vairāk nekā vienu reizi. Viņi nav ļoti droši, jo to šķidrais elektrolīts var uzliesmot dažādos negadījumos. Turklāt pats litijs atrodas diezgan mazā Zemes daļā. Zinātnieki apgalvo, ka nākotnē tas radīs tādas pašas ģeopolitiskas problēmas kā tagad nafta. Visbeidzot, progresējot tehnoloģijai, mums vienmēr jāmeklē labāki risinājumi.
Nātrijs, litija kaimiņš periodiskajā elementu tabulā, ir labs kandidāts, lai aizstātu šo reto un dārgmetālu. Mums visur ir daudz nātrija. Vismaz teorētiski nātrija jonu akumulatori varētu būt drošāki un jaudīgāki, ja tiktu izmantots ciets elektrolīts. Tomēr ir viena problēma - nātrijs ir smagāks par litiju, tāpēc tam ir grūti iziet cauri elektrolītam.
Vēl 2013. – 2014. Gadā japāņu un amerikāņu zinātnieki atklāja, ka hidroborāti var būt lieliski elektrolīti nātrija baterijām, taču tikai pēc 120 C temperatūras sasniegšanas. Šīs temperatūras ikdienas baterijām ir vienkārši nepieņemami augstas, taču Ženēvas pētnieki, kuri gadu desmitiem ir strādājuši ar hidroborātiem, ir redzējuši šīs problēmas risinājumu.
Ženēvas kristālogrāfi (kristālķīmiķi) sāka uzlabot hidroborāta elektrolītu un sasniedza izcilus rezultātus.
"Mēs varējām izmantot hidroborāta elektrolītu temperatūras diapazonā no istabas temperatūras līdz 250 C, neradot nekādas bažas par drošību," teica Radovans Cernijs, projekta vadītājs.
Pētnieki arī atzinīgi novērtēja to, ka nātrija jonu baterijas, kuras viņi izstrādā, būs vēl jaudīgākas.
Kā pētnieki to izdarīja? Atbilde uz šo mīklu tika atrasta haosā. Kristalogrāfi ir sajaukuši parasti glīto hidroborātu sastāvu, izveidojot bora un negatīvi lādēta ūdeņraža sfēras. Spraugas starp tām bija pietiekami lielas, lai pozitīvi uzlādēti nātrija joni varētu pārvietoties starp vienu elektrodu un otru. Jauktais sastāvs, kaut arī neefektīvs, ļauj nātrija joniem brīvi pārvietoties.
Pētnieki saka, ka viņi izstrādā ideālu akumulatoru, kura pamatā ir ciets elektrolīts ar nepilnīgu struktūru. Pirms šādu akumulatoru izgatavošanas un pārbaudes vēl ir daudz darāmā. Bet pirmie rezultāti ir patiešām labi.
Nātrija jonu baterijas var aizstāt litija jonu šūnas, padarot tās drošākas, lētākas un videi draudzīgākas.