Υδρογόνα Μπαταρίες που Λειτουργούν στο Κρύο

Μία φορά θεωρούσανταν απλές πηγές ενέργειας, οι μπαταρίες σήμερα βρίσκονται στο κέντρο της παγκόσμιας μεταστροφής προς καθαρή ενέργεια ως μία από τις ταχύτερα αναπτυσσόμενες τεχνολογίες που διαμορφώνουν το μέλλον μας.

Ανάμεσα στους τύπους μπαταριών, οι μπαταρίες λιθίου-ιόντων είναι η προτιμώμενη επιλογή για την τροφοδοσία όλων, από τα κινητά τηλέφωνα μέχρι τα ηλεκτρικά οχήματα (EV).

Οι μπαταρίες Li-ion εμφανίστηκαν εμπορικά στις αρχές της δεκαετίας του 1990, αλλά η ζήτηση για αυτές αυξήθηκε εκθετικά την τελευταία δεκαετία, περνώντας από μόλις 0,5 γιγαβατώρα (GWh) το 2010 σε περίπου 526 GWh μια δεκαετία αργότερα.

Μια σχεδόν 90% μείωση στο κόστος των μπαταριών λιθίου-ιόντων, από περίπου 1.400 $ ανά kWh το 2010 σε 140 $ ανά kWh το 2023, σε συνδυασμό με τις προόδους στην ενεργειακή πυκνότητα και τη διάρκεια κύκλου, ενίσχυσε την κυριαρχία τους στις εφαρμογές ηλεκτρικών οχημάτων και αποθήκευσης ενέργειας.

Ένα μεγάλο πρόβλημα με τις επαναφορτιζόμενες μπαταρίες όπως τα κύτταρα λιθίου-ιόντων, ωστόσο, είναι ότι δεν αντέχουν το κρύο.

Γιατί οι Μπαταρίες Αποτυγχάνουν στο Κρύο (και Πώς οι Μηχανικοί το Διορθώνουν)

Οι μπαταρίες αποδίδουν άσχημα σε κρύες συνθήκες. Αυτό οφείλεται στις εσωτερικές ηλεκτροχημικές αντιδράσεις τους που επιβραδύνονται σε υπομηδενικές θερμοκρασίες.

Οι περισσότερες μπαταρίες έχουν τρία κύρια μέρη:

• Ηλεκτρόδια
• Ηλεκτρολύτης
• Διαχωριστικό

Υπάρχουν δύο ηλεκτρόδια σε μια μπαταρία, και και τα δύο είναι κατασκευασμένα από αγώγιμα υλικά. Ένα ηλεκτρόδιο, γνωστό ως κάθοδος, συνδέεται με το θετικό άκρο της μπαταρίας, και εδώ το ηλεκτρικό ρεύμα αφήνει τη μπαταρία κατά τη διάρκεια της εκφόρτισης. Το άλλο ηλεκτρόδιο, γνωστό ως άνοδος, συνδέεται με το αρνητικό άκρο της μπαταρίας, και εδώ το ηλεκτρικό ρεύμα εισέρχεται στη μπαταρία κατά τη διάρκεια της εκφόρτισης. 

Τα δύο διαχωρίζονται με τη χρήση του διαχωριστικού για την αποφυγή βραχυκυκλώματος. Μεταξύ αυτών των ηλεκτροδίων υπάρχει ένας υγρός ηλεκτρολύτης, ο οποίος περιέχει ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια, ή ιόντα. Συνδυαζόμενος με τα υλικά που αποτελούν τα ηλεκτρόδια, ο ηλεκτρολύτης προκαλεί χημικές αντιδράσεις που επιτρέπουν στην μπαταρία να παράγει ηλεκτρικό ρεύμα.

Στην περίπτωση των μπαταριών Li-ion, ο ηλεκτρολύτης είναι συνήθως ένα άλας λιθίου σε διάλυμα που μεταφέρει τα φορτισμένα σωματίδια (ιόντα) μεταξύ των ηλεκτροδίων της μπαταρίας. Όταν είναι κρύο, τα ιόντα επιβραδύνονται και δεν μπορούν να συνεργαστούν σωστά με τα ηλεκτρόδια, επηρεάζοντας έτσι την ικανότητα της μπαταρίας να παράγει όσο το δυνατόν περισσότερο ρεύμα πριν εξαντληθεί. 

Επιπλέον, εάν υπερβολική ποσότητα λιθίου κατατεθεί σε ένα ηλεκτρόδιο, μπορεί να προκαλέσει βραχυκύκλωμα και πυρκαγιά.

Έτσι, ο ψυχρός καιρός επηρεάζει σοβαρά τη διάρκεια ζωής των μπαταριών. Τanto η απόδοση όσο και η χρησιμοποιήσιμη χωρητικότητα μιας μπαταρίας μειώνονται σημαντικά. Μια έρευνα της AAA από το περασμένο έτος έδειξε ότι η μείωση της εμβέλειας κατά τη διάρκεια του χειμώνα και οι ανησυχίες για πιο αργή φόρτιση έχουν συμβάλει στην επιβράδυνση της προόδου των EV.

Για να ξεπεραστεί αυτό το πρόβλημα, εταιρείες παγκοσμίως εργάζονται πάνω σε νέες και καλύτερες χημικές συνθέσεις μπαταριών. 

Για παράδειγμα, η κινεζική γιγαντιαία εταιρεία μπαταριών CATL ανακοίνωσε τη δεύτερη γενιά της νατρίου‑ιόντων μπαταρίας της, η οποία μπορεί να αποφορτιστεί σε θερμοκρασίες έως -40 °C και διαθέτει ενισχυμένα μέτρα ασφαλείας, με στόχο να ξεπεράσει τα 200 Wh/kg στην ενεργειακή πυκνότητα. 

Παρόλο που οι μπαταρίες νατρίου‑ιόντων θεωρούνται πιο ασφαλείς και πιο ανθεκτικές στο κρύο από τις Li‑ion, έχουν χαμηλότερη ενεργειακή πυκνότητα και υψηλότερο κόστος παραγωγής.

Στο μεταξύ, μηχανικοί του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν ανάπτυξαν μια τροποποιημένη διαδικασία κατασκευής¹ για μπαταρίες EV ώστε να επιτρέπουν μεγάλες αποστάσεις και γρήγορη φόρτιση σε κρύες συνθήκες.

Η ομάδα δημιούργησε διαδρόμους 50 μικρόμετρα στο άνοδο και εφάρμοσε μια επίστρωση πάχους 20 nm από υλικό γυαλιού λυττιού‑βορικού ανθρακικού για την αποτροπή σχηματισμού λυττιού στα ηλεκτρόδια της μπαταρίας. Οι μπαταρίες Li‑ion EV που κατασκευάστηκαν με αυτές τις τροποποιήσεις μπορούν να φορτίζονται 500 % πιο γρήγορα στους 14 °F (-10 °C) και διατηρούν το 97 % της χωρητικότητάς τους ακόμη και μετά από 100 γρήγορες φορτίσεις σε τέτοιες κρύες θερμοκρασίες.

«Για πρώτη φορά, δείξαμε μια διαδρομή για να επιτύχουμε ταυτόχρονα εξαιρετικά γρήγορη φόρτιση σε χαμηλές θερμοκρασίες, χωρίς να θυσιάζουμε την ενεργειακή πυκνότητα της μπαταρίας λιθίου‑ιόντων.»

– Συγγραφέας‑συν‑συγγραφέας Νιλ Ντάσγκουπτα, αναπληρωτής καθηγητής μηχανολογίας και επιστήμης υλικών στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν

Άλλοι βελτιστοποιούν τις συνθέσεις του ηλεκτρολύτη και τροποποιούν τα υλικά του άνοδο, αναπτύσσουν εξειδικευμένη τεχνολογία μπαταριών, ενσωματώνουν παχύτερη μόνωση με ενσωματωμένους θερμαντήρες, προτείνουν έξυπνη φόρτιση ελεγχόμενη θερμοκρασία, και παρουσιάζουν αλγόριθμο προβλεπτικού ελέγχου για τη ρύθμιση της θερμοκρασίας της μπαταρίας, μεταξύ άλλων λύσεων.

Στο πλαίσιο αυτών των συνεχιζόμενων προόδων στα υλικά, τους ηλεκτρολύτες και άλλες τεχνολογίες για την αντιμετώπιση των προκλήσεων που αντιμετωπίζουν οι μπαταρίες σε κρύο καιρό, οι επιστήμονες εξερευνούν επίσης εναλλακτικά συστήματα αποθήκευσης ενέργειας όπως οι μπαταρίες βασισμένες στο υδρογόνο.

Υδρογόνα Μπαταρίες: Πώς Λειτουργούν και Γιατί Είναι Σημαντικές

Το υδρογόνο είναι μια καθαρή πηγή ενέργειας που, όταν καταναλώνεται σε κυψέλη καυσίμου, παράγει μόνο νερό. Είναι φορέας ενέργειας που μπορεί να αποθηκεύει και να μεταδίδει ενέργεια που παράγεται από άλλες πηγές.

Το πιο άφθονο χημικό στοιχείο στο σύμπαν, το υδρογόνο μπορεί να παραχθεί από φυσικό αέριο, βιομάζα και πυρηνική ενέργεια, καθώς και από ανανεώσιμες πηγές όπως ο άνεμος και η ηλιακή ενέργεια.

Αυτό το άχρωμο, άοσμο και εξαιρετικά εύφλεκτο αέριο είναι επίσης βασικό συστατικό του νερού και όλων των οργανικών ενώσεων.
Σύρετε για κύλιση →

Το υδρογόνο είναι στην πραγματικότητα βασικό συστατικό του Ήλιου. Μετατρέπεται σε ενέργεια μέσω της πυρηνικής σύντηξης στον πυρήνα του. Υπό τεράστια πίεση και θερμότητα, τα άτομα υδρογόνου συγχωνεύονται για να σχηματίσουν ήλιο, απελευθερώνοντας τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Αυτή η ενέργεια διαδίδεται προς τα έξω μέσω των στρωμάτων του Ήλιου και ακτινοβολεί στο διάστημα ως φως και θερμότητα. 

Στη Γη, το υδρογόνο αποτελεί ελκυστική επιλογή καυσίμου και προσφέρει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής μπαταρίας σε σύγκριση με τις μπαταρίες λιθίου‑ιόντων. 

Για να αξιολογήσουν τις τεχνικές και οικονομικές επιδόσεις ενός συστήματος αποθήκευσης μπαταρίας υδρογόνου και μιας μπαταρίας λιθίου‑ιόντων, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο New South Wales (UNSW) αξιολόγησαν δύο εμπορικά διαθέσιμα συστήματα, LAVO και Tesla Powerwall 2. Διαπίστωσαν ότι το πρώτο παρουσιάζει μεγαλύτερες ενεργειακές απώλειες. 

Ωστόσο, διαπιστώθηκε ότι οι μπαταρίες υδρογόνου παρουσιάζουν λιγότερη φθορά χωρητικότητας και υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα από τις μπαταρίες λιθίου‑ιόντων, επιτρέποντάς τους να αποθηκεύουν περισσότερη ενέργεια για μεγαλύτερη διάρκεια. Η ικανότητά τους να αντέχουν 18 % περισσότερους κύκλους φόρτισης‑αποφόρτισης σε σύγκριση με τη μπαταρία Li‑ion τις καθιστά «κατάλληλες για απομακρυσμένες εφαρμογές που απαιτούν παρατεταμένη αποθήκευση ενέργειας». 

Μια ξεχωριστή μελέτη από το Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κίνας (USTC) ανέπτυξε ένα νέο χημικό σύστημα μπαταρίας για ένα ασφαλέστερο, πιο βιώσιμο μέλλον για συστήματα που λειτουργούν με μπαταρίες. 

Ενώ οι τρέχουσες μπαταρίες βασισμένες στο υδρογόνο χρησιμοποιούν H₂ ως κάθοδο, κάτι που περιορίζει το εύρος τάσης και την αποθηκευτική τους χωρητικότητα, η ερευνητική ομάδα του USTC πρότεινε τη χρήση του ως άνοδο. Η ομάδα ανέπτυξε ένα πρωτότυπο, με άνοδο λιθίου, στερεό ηλεκτρολύτη και στρώση διασποράς αερίου επενδυμένη με πλατίνα που λειτουργεί ως κάθοδο υδρογόνου. 

Η ομάδα αναφέρει θεωρητική ειδική ενέργεια έως 2.825 Wh/kg, αποφόρτιση περίπου 3 V και απόδοση γύρου‑προς‑πίσω 99,7 % στη διαμόρφωση Li‑H — υποδεικνύοντας ισχυρό δυναμικό, αν και ο αριθμός 2.825 Wh/kg δεν αποτελεί πραγματική μέτρηση σε επίπεδο πακέτου.

Για να βελτιώσει την οικονομική του αποδοτικότητα, η ομάδα κατασκεύασε μια μπαταρία Li‑H χωρίς άνοδο. Εδώ, η εναπόθεση λιθίου προέρχεται από άλατα λιθίου κατά τη διάρκεια της φόρτισης. Η βελτιωμένη έκδοση επιτρέπει αποδοτική επικάλυψη και αφαίρεση λιθίου και λειτουργεί σταθερά ακόμη και σε χαμηλές συγκεντρώσεις υδρογόνου, μειώνοντας έτσι την εξάρτηση από αποθήκευση υδρογόνου υπό υψηλή πίεση.

Σε σύγκριση με τις κανονικές μπαταρίες νικελίου‑υδρογόνου, το σύστημα Li‑H προσφέρει βελτιωμένη ενεργειακή πυκνότητα και απόδοση, ανοίγοντας το δρόμο για μελλοντικές εξερευνήσεις στις εφαρμογές τεχνολογίας μπαταριών Li‑H.

Παρά τα πολλά πλεονεκτήματα του υδρογόνου για αποθήκευση καθαρής ενέργειας, η αποθήκευσή του δεν είναι εύκολη. Στην πραγματικότητα, η αποθήκευση αποτελεί σημαντική πρόκληση στη χρήση του υδρογόνου.

Το Υδροδαιτικό Ηλεκτρολύτη Ba–Ca–Na που Αποκλειδώνει την Αποθήκευση Υδρογόνου σε Χαμηλές Θερμοκρασίες

Η αποθήκευση του υδρογόνου απαιτεί είτε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες (−252,8 °C) είτε υψηλές πιέσεις (350‑700 bar), ή και τα δύο. Η αποθήκευσή του σε στερεή μορφή αποφεύγει τους κινδύνους ασφαλείας που σχετίζονται με τα δοχεία αερίου υψηλής πίεσης, αλλά αντιμετωπίζει περιορισμούς υλικών σε χαμηλές θερμοκρασίες.

Για να αντιμετωπίσουν αυτό, ερευνητές από το Ινστιτούτο Επιστήμης του Τόκιο (Science Tokyo) εξερεύνησαν την αποθήκευση υδρογόνου μέσω ηλεκτροχημικής διεργασίας με ιόντα υδροδίου, κάτι που τους οδήγησε στην ανακάλυψη ενός υποσχόμενου στερεού ηλεκτρολύτη αγώγιμου ιόντων υδροδίου από σύστημα υδροδίου μπαρίου, ασβεστίου και νατρίου.

Η συνδυαστική χρήση ιόντων διαφορετικών μεγεθών έχει αναφερθεί ότι προσφέρει υπερεπιλεκτική αγωγιμότητα, και στην προσπάθεια αυτή οι ερευνητές συνδύασαν τα ιόντα τους: BaH2‑CaH2‑NaH.

Ο προκύπτων στερεός ηλεκτρολύτης, τύπου anti‑α‑AgI, Ba₀.₅Ca₀.₃₅Na₀.₁₅H₁.₈₅, διαθέτει εξαιρετική ηλεκτροχημική σταθερότητα και αγωγιμότητα ιόντων υδροδίου (H⁻). 

Είναι αξιοσημείωτο ότι η ηλεκτροχημική σταθερότητα επιτρέπει ευέλικτη σύζευξη με πολλά ηλεκτρόδια μετάλλου‑υδροδίου. Έτσι, ο ηλεκτρολύτης λειτουργεί καλά με διάφορα ηλεκτρόδια μετάλλου‑υδρογόνου, όπως το υδροδίου του τιτανίου και το υδροδίου του μαγνησίου (MgH₂), επιτρέποντας υψηλής χωρητικότητας, αντιστροφή αποθήκευση υδρογόνου σε χαμηλές θερμοκρασίες.

Στα αρχικά πειράματα, οι ερευνητές δοκίμασαν τον ηλεκτρολύτη τους σε σύστημα όπου αυτός τοποθετήθηκε μεταξύ TiH₂ (διυδρίδιο του τιτανίου, ένα σύμπλεγμα τιτανίου και υδρογόνου) και ηλεκτροδίων αναφοράς τιτανίου, καθώς και με συλλέκτες ρεύματος από ακετυλενικό μαύρο και μολυβδένιο. 

Αυτό επέτρεψε στους ερευνητές να εντοπίσουν το σταθερό παράθυρο δυναμικού του στερεού ηλεκτρολύτη, το καλύτερο που έχει αναφερθεί ποτέ.

Ένα υψηλό επίπεδο αγωγιμότητας H⁻ επίσης αναφέρθηκε από τους ερευνητές, το οποίο οφείλεται στη δομή κυβικού σώματος (bcc) του ηλεκτρολύτη. Αυτή η δομή έχει χαμηλότερη πυκνότητα συσκευασίας, παρέχοντας «ανοιχτή διαδρομή για τη μεταφορά ιόντων». Τα ιδιαίτερα πολωτικά κατιόντα στο πλαίσιο συνέβαλαν επίσης στην υψηλή αγωγιμότητα των ιόντων.

Στη συνέχεια, για να δοκιμάσουν τις δυνατότητες αποθήκευσης υδρογόνου του ηλεκτρολύτη, οι ερευνητές παρήγαγαν κύτταρο χρησιμοποιώντας MgH₂.

Το MgH₂ είναι χημική ένωση που μελετάται για αποθήκευση υδρογόνου λόγω της υψηλής του χωρητικότητας και του χαμηλού κόστους. Αυτό το υλικό μπορεί να ενσωματωθεί σε σύστημα παρόμοιο με μπαταρία όπου το υδρογόνο αποθηκεύεται και απελευθερώνεται κατά τη φόρτιση και την αποφόρτιση. Ωστόσο, η χρήση του περιορίζεται από ανεπιθύμητες παρενέργειες, κακή απορρόφηση υδρογόνου και αντίστροφη απελευθέρωση, καθώς και την ανάγκη για θερμοκρασίες τουλάχιστον 300 °C.

Ωστόσο, οι ερευνητές κατάφεραν να λειτουργήσουν κύτταρα Mg‑H₂ ως συσκευές αποθήκευσης υδρογόνου, επιδεικνύοντας χωρητικότητα 2.030 mAh/g στους 90 °C.

Από 300–400 °C σε ~90 °C: Μια Πρακτική Μπαταρία Υδρογόνου Χαμηλής Θερμοκρασίας

Η νέα μπαταρία υδρογόνου από τους ερευνητές του Science Tokyo έχει ξεπεράσει τους περιορισμούς χαμηλής χωρητικότητας και υψηλής θερμοκρασίας των προηγούμενων μεθόδων. Αντί να λειτουργεί σε θερμοκρασίες 300‑400 °C (572‑752 °F), που απαιτούνται για τις τρέχουσες προσεγγίσεις στερεής αποθήκευσης υδρογόνου, αυτή η μπαταρία λειτουργεί στους 90 °C (194 °F).

Η μπαταρία λειτουργεί με τη μετακίνηση ιόντων υδροδίου μέσω ενός στερεού ηλεκτρολύτη, επιτρέποντας στο υδροδίου του μαγνησίου (MgH₂) να αποθηκεύει και να απελευθερώνει υδρογόνο επανειλημμένα με πλήρη χωρητικότητα.

Με αυτήν την εξέλιξη, οι ερευνητές προσφέρουν έναν πρακτικό τρόπο αποθήκευσης καυσίμου υδρογόνου, ανοίγοντας το δρόμο για οχήματα που λειτουργούν με υδρογόνο και συστήματα καθαρής ενέργειας.

«Δείξαμε τη λειτουργία μιας μπαταρίας Mg‑H₂ ως ασφαλές και αποδοτικό σύστημα αποθήκευσης ενέργειας υδρογόνου, επιτυγχάνοντας υψηλή χωρητικότητα, χαμηλή θερμοκρασία και αντιστροφή απορρόφησης και απελευθέρωσης αερίου υδρογόνου.»

– Επίκουρος Καθηγητής Ναόκι Μάτσουι

Ενώ οι μπαταρίες υδρογόνου με στερεά εξαρτήματα υπάρχουν ήδη, απαιτούν υψηλές θερμοκρασίες λειτουργίας. Η νέα μπαταρία υδρογόνου, ωστόσο, μπορεί να επιτύχει τη πλήρη θεωρητική χωρητικότητα αποθήκευσης της άνοδος MgH₂ και υψηλή ιοντική αγωγιμότητα σε θερμοκρασία δωματίου. Αυτό οφείλεται στον στερεό ηλεκτρολύτη, Ba₀.₅Ca₀.₃₅Na₀.₁₅H₁.₈₅.

Κατασκευασμένος από βαρίο (Ba), ασβέστιο (Ca) και υδροδίου νατρίου (NaH), ο ηλεκτρολύτης μπορεί να μετακινεί ιόντα υδροδίου (H⁻) αποδοτικά.

Διαθέτει κρυσταλλική δομή (τύπου anti‑α‑AgI), γνωστή για την υπερεπιλεκτική αγωγιμότητά της. Σε αυτή τη δομή, τα Ba, Ca και Na καταλαμβάνουν θέσεις κεντρικού σώματος, ενώ τα ιόντα υδροδίου κινούνται μέσω κοινότοπων οκταεδρικών και τετραεδρικών θέσεων, επιτρέποντας ελεύθερη μετακίνησή τους. 

Αυτή η νέα μπαταρία λειτουργεί όπως μια μπαταρία Li‑Ion, αλλά αντί να μετακινεί θετικά φορτισμένα ιόντα μέσω του ηλεκτρολύτη, χρησιμοποιεί ιόντα υδροδίου που φέρουν αρνητικό φορτίο και μπορούν να διαπεράσουν την κρυσταλλική της δομή.

Η μπαταρία χρησιμοποιεί υδροδίου του μαγνησίου (MgH₂) ως άνοδο και αέριο υδρογόνου (H₂) ως κάθοδο. 

Κατά τη φόρτιση, η άνοδος MgH₂ απελευθερώνει ιόντα υδροδίου, τα οποία μετακινούνται μέσω του νέου ηλεκτρολύτη προς την κάθοδο, όπου οξειδώνουν και απελευθερώνουν αέριο υδρογόνου.

Η διαδικασία αντιστρέφεται κατά την αποφόρτιση, το αέριο υδρογόνου στην κάθοδο μειώνεται σε ιόντα υδροδίου, μέσω χημικής αντίδρασης, που μετακινείται μέσω του ηλεκτρολύτη προς την άνοδο, όπου αντιδρά με το Mg για να σχηματίσει MgH₂. Η οξείδωση‑αναγωγή (redox) προκαλεί την απώλεια ηλεκτρονίων από την αρνητικά φορτισμένη άνοδο, τα οποία ρέουν μέσω ενός εξωτερικού κυκλώματος προς την κάθοδο με καθαρό θετικό φορτίο, παρέχοντας έτσι ισχύ στα συνδεδεμένα συστήματα.

Αυτό επιτρέπει στο στερεό‑κατάσταση κύτταρο να αποθηκεύει καθώς και να απελευθερώνει H₂ όταν απαιτείται σε θερμοκρασίες λίγο κάτω από το σημείο βρασμού του νερού.

Χρησιμοποιώντας αυτό το κύτταρο, οι ερευνητές έφτασαν τη πλήρη θεωρητική χωρητικότητα αποθήκευσης του MgH₂ σε επαναλαμβανόμενους κύκλους. Η χωρητικότητα 2.030 mAh ανά γραμμή είναι πολύ υψηλότερη από αυτή των μπαταριών λιθίου‑ιόντων, η οποία κυμαίνεται μεταξύ 154 και 203 mAh ανά γραμμή.

«Αυτά τα χαρακτηριστικά της μπαταρίας αποθήκευσης υδρογόνου μας ήταν προηγουμένως ακατόρθωτα μέσω συμβατικών θερμικών μεθόδων ή υγρών ηλεκτρολυτών, προσφέροντας μια βάση για αποδοτικά συστήματα αποθήκευσης υδρογόνου κατάλληλα για χρήση ως φορείς ενέργειας.»

– Τακάσι Χιρόσε, κύριος συγγραφέας της μελέτης και αναπληρωτής καθηγητής στο Ινστιτούτο Χημικής Έρευνας (ICR) του Πανεπιστημίου του Κιότο

Αν και η μπαταρία δεν είναι έτοιμη για χρήση στα καθημερινά μας αντικείμενα, αυτή αποτελεί μια επανάσταση στην αποθήκευση ενέργειας υδρογόνου σε πολύ χαμηλότερες θερμοκρασίες από ό,τι ήταν δυνατόν προηγουμένως, ανοίγοντας το δρόμο για πιο αποδοτική και εύκολη αποθήκευση υδρογόνου. 

Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε αντικατάσταση των βαριών μπαταριών λιθίου‑ιόντων από μπαταρίες υδρογόνου, οι οποίες φθείρονται και αντιμετωπίζουν μειωμένη απόδοση με την πάροδο του χρόνου, στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα.

Επιπλέον, επιτρέποντας την αποθήκευση υδρογόνου χωρίς την ανάγκη συστημάτων υψηλής πίεσης, ακραίας ψύξης ή υψηλών θερμοκρασιών λειτουργίας, αυτός ο νέος σχεδιασμός μπαταρίας μπορεί να υποστηρίξει τη χρήση του υδρογόνου ως πράσινης πηγής ενέργειας και να επιταχύνει τη συνεχιζόμενη μετάβαση προς την πράσινη ενέργεια.

Οι ερευνητές σχεδιάζουν τώρα να αναπτύξουν στερεούς ηλεκτρολύτες και υλικά ηλεκτροδίων με υψηλότερη ιοντική αγωγιμότητα. Θα εργαστούν επίσης σε σχεδιασμούς συσκευών με χαμηλότερες θερμοκρασίες λειτουργίας και βελτιωμένη ενεργειακή απόδοση.

Επένδυση στην Τεχνολογία Υδρογόνων Μπαταριών

Bloom Energy Corporation (BE ) ασχολείται με το σχεδιασμό και την κατασκευή κυψελών στερεού οξειδίου (SOFC). Το σύστημα κυψελών της παρέχει παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας επί τόπου για την κατασκευή ημιαγωγών, κέντρα δεδομένων, μεγάλους παρόχους και άλλους τομείς. Έχει εγκαταστήσει συνολικά 1,5 GW ισχύος σε περισσότερες από 1.200 εγκαταστάσεις παγκοσμίως. 

Η εταιρεία διαθέτει δύο προϊόντα: το Bloom Electrolyzer για την παραγωγή υδρογόνου και το Bloom Energy Server για την παραγωγή ηλεκτρισμού.

Όσον αφορά την απόδοση της Bloom στην αγορά, έχει βιώσει μια τεράστια άνοδο φέτος. Με αύξηση 391 % YTD, οι μετοχές BE έφτασαν σε ιστορικό υψηλό (ATH) 125,75 $ μόλις αυτόν τον μήνα. Με αυτό, έχει κέρδη ανά μετοχή (EPS) (TTM) 0,11 και λόγο τιμής προς κέρδη (P/E) (TTM) 1 013,28.

Όσον αφορά τη χρηματοοικονομική θέση της εταιρείας, η Bloom ανέφερε έσοδα 401,2 εκατομμύρια $ για το 2ο τρίμηνο του 2025, με αύξηση 19,5 % σε σχέση με το ίδιο τρίμηνο του προηγούμενου έτους. Το μικτό περιθώριο ήταν 26,7 % και το μη‑GAAP μικτό περιθώριο 28,2 % ενώ η λειτουργική ζημία ήταν 3,5 εκατομμύρια $ κατά την εν λόγω περίοδο.

«Καθώς η παραγωγή ενέργειας επί τόπου γίνεται ολοένα και πιο προφανής, δεδομένης της ταχείας ανάπτυξης της AI, δεν υπήρξε ποτέ καλύτερη ζήτηση στην αγορά για τα προϊόντα Bloom. Σε αντίθεση με τις εναλλακτικές λύσεις, τα προϊόντα μας έχουν σχεδιαστεί ειδικά για την ψηφιακή επανάσταση.»

– Ιδρυτής και Διευθύνων Σύμβουλος KR Sridhar

Αφού συνεργάστηκε με την Oracle για την παροχή ενέργειας επί τόπου στα κέντρα δεδομένων AI της, η Bloom Energy έχει πλέον συνάψει συνεργασία με τη Brookfield (NYSE: BAM), η οποία θα επενδύσει έως 5 δισεκατομμύρια $ για την ανάπτυξη της τεχνολογίας κυψελών της. Μαζί, οι δύο εταιρείες «δημιουργούν ένα νέο σχέδιο για την τροφοδοσία AI σε μεγάλη κλίμακα».

Τελευταία Νέα και Αναπτύξεις των Μετοχών της Bloom Energy Corporation (BE)

Συμπέρασμα

Με την υψηλή ενεργειακή απόδοση, την υψηλή ενεργειακή πυκνότητα και τη μεγάλη διάρκεια κύκλου, οι μπαταρίες λιθίου‑ιόντων έχουν γίνει δημοφιλής επιλογή για ηλεκτρικά οχήματα καθώς και για αποθήκευση ενέργειας. Ωστόσο, ο ψυχρός καιρός αποτελεί μεγάλο πρόβλημα για αυτές τις μπαταρίες, προκαλώντας μείωση της χωρητικότητας και της αποδοτικότητάς τους. 

Καθώς επιστήμονες και εταιρείες παγκοσμίως προωθούν σχεδιασμούς μπαταριών επόμενης γενιάς, το υδρογόνο κερδίζει έδαφος ως φορέας ενέργειας και καύσιμο του μέλλοντος.

Η νέα μπαταρία υδρογόνου με στερεό ηλεκτρολύτη σηματοδοτεί ένα ορόσημο με την ικανότητά της να αποθηκεύει και να απελευθερώνει υδρογόνο σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες, τέσσερις φορές πιο κρύες από τα προηγούμενα μοντέλα. Ενεργοποιώντας σταθερή λειτουργία και πλήρη θεωρητική χωρητικότητα, αυτή η επανάσταση θα μπορούσε να επιτρέψει τη δημιουργία πιο πυκνών, μακροχρόνιων μπαταριών για EV, βελτιώνοντας σημαντικά την απόδοσή τους σε ακραία κλίματα.

Κάντε κλικ εδώ για μια λίστα με τις κορυφαίες μετοχές μπαταριών.

Παραπομπές:

1. Cho, T. H., Chen, Y., Liao, D. W., Kazyak, E., Penley, D., Jangid, M. K., & Dasgupta, N. P. (2025). Enabling 6C fast charging of Li-ion batteries at sub-zero temperatures via interface engineering and 3D architectures. Joule, 9(5), 101881. https://doi.org/10.1016/j.joule.2025.101881
2. Ruan, G., & Dahleh, M. A. (2025). Temperature-Controlled Smart Charging for Electric Vehicles in Cold Climates. arXiv. https://doi.org/10.48550/arXiv.2501.01105
3. Lu, Z., Tu, H., Fang, H., Wang, Y., & Mou, S. (2024). Integrated Optimal Fast Charging and Active Thermal Management of Lithium-Ion Batteries in Extreme Ambient Temperatures. arXiv. https://doi.org/10.48550/arXiv.2404.04358
4. Hassan, M. U., Bremner, S., Menictas, C., & Kay, M. (2024). Assessment of hydrogen and lithium-ion batteries in rooftop solar PV systems. Journal of Energy Storage, 86(Part A), 111182. https://doi.org/10.1016/j.est.2024.111182
5. Liu, Z., Ma, Y., Khan, N. A., Jiang, T., Zhu, Z., Li, K., Zhang, K., Liu, S., Xie, Z., Yuan, Y., Wang, M., Zheng, X., Sun, J., Wang, W., Meng, Y., Xu, Y., Chuai, M., Yang, J., & Chen, W. (2025). Rechargeable lithium-hydrogen gas batteries. Angewandte Chemie International Edition, 64(7), e202419663. https://doi.org/10.1002/anie.202419663
6. Hirose, T., Matsui, N., Itoh, T., Hinuma, Y., Ikeda, K., Gotoh, K., Jiang, G., Suzuki, K., Hirayama, M., & Kanno, R. (2025). High-capacity, reversible hydrogen storage using H⁻-conducting solid electrolytes. Science, 389(6766), 1252–1255. https://doi.org/10.1126/science.adw1996