Inžinieri vytvorili novú revolučnú batériu, ktorá by mohla nahradiť nákladné lítium-iónové batérie.
Výskumníci z Kráľovského technologického inštitútu v Melbourne strojnásobili energetickú hustotu svojich experimentálnych protónových batérií, čím predstavujú alternatívu ku konvenčným lítiovo-iónovým batériám. Lítium-iónové batérie sú všade. Je pravdepodobné, že je v každom telefóne, notebooku, spotrebiči a inej elektroniky.
Tieto články majú vysokú hustotu energie, čo znamená, že dokážu uskladniť veľké množstvo energie na relatívne malom priestore. Z tohto dôvodu sa často používajú na napájanie elektrických vozidiel. Neobídu sa však bez nákladov. Lítium a iné kovy vzácnych zemín potrebné na výrobu lítium-iónových batérií sa ťažko recyklujú. Ak skončia na skládkach, môžu uvoľňovať škodlivé toxíny do pôdy a blízkych vodných tokov.
Okrem toho ťažba a spracovanie lítia a ďalších kovov, z ktorých sa vyrábajú lítium-iónové batérie, si vyžaduje značné množstvo energie, čo prispieva k znečisteniu ovzdušia, ktoré si vyžaduje časté používanie batérií, aby sa vyrovnalo. Napokon, dopyt po elektrických vozidlách by mohol čoskoro prevýšiť dodávky lítia, čo by ohrozilo pokusy o zníženie závislosti od fosílnych palív.
Načasovanie tímu RMIT nemohlo byť lepšie. Ich nová protónová batéria má energetickú hustotu 245 watt hodín na kilogram, čo je takmer trojnásobok energetickej hustoty prototypu tímu z roku 2018. Táto hustota energie konkuruje bežným lítium-iónovým batériám, ktoré majú zvyčajne hustotu energie okolo 260 Wh/kg. Protónové batérie používajú uhlíkovú elektródu a nabíjajú sa štiepením molekúl vody.
„Hlavným zdrojom použitým v našej protónovej batérii je uhlík, ktorého je dostatok, je dostupný vo všetkých krajinách a je lacný v porovnaní so zdrojmi potrebnými pre iné typy nabíjateľných batérií, ako sú lítium, kobalt a vanád,“ uviedol vo vyhlásení vedúci výskumník a profesor RMIT John Andrews. Batéria sa nabíja pomocou bežnej elektrickej zásuvky.
Potom elektrická energia zo zdroja rozštiepi molekuly vody, čím sa uvoľnia protóny, ktoré sa spoja s uhlíkovou elektródou batérie. Batéria môže tieto protóny ukladať, aby sa neskôr vybil a premenil na energiu. „Pri vybíjaní sa protóny uvoľňujú z uhlíkovej elektródy a prechádzajú cez membránu, kde sa spájajú s kyslíkom a vytvárajú vodu – to je reakcia, ktorá generuje energiu,“ povedal Andrews.
Keďže tieto batérie využívajú hojné a ľahko dostupné materiály, sú lacné a zároveň šetrnejšie k životnému prostrediu ako lítiovo-iónové batérie. Okrem energie použitej na ich nabíjanie samotná výroba a používanie batérií nespôsobuje takmer žiadne znečistenie. Nevyžadujú si ťažbu a spracovanie lítium-iónových batérií a na rozdiel od lítium-iónových batérií sú ľahko recyklovateľné.
„Keďže svet prechádza na prerušovanú energiu z obnoviteľných zdrojov s cieľom dosiahnuť nulové čisté emisie skleníkových plynov, budú veľmi žiadané ďalšie možnosti skladovania, ktoré sú účinné, lacné, bezpečné a majú bezpečné dodávateľské reťazce,“ povedal Andrews.
„Práve v tom by táto protónová batéria – ktorá je veľmi spravodlivou a bezpečnou technológiou – mohla mať skutočnú hodnotu a preto ju chceme naďalej vyvíjať ako životaschopnú alternatívu.“ Tím RMIT bude pokračovať v spolupráci s dodávateľom automobilových komponentov Eldor Corporation s cieľom ďalej rozvíjať túto technológiu.