Karbonske baterije zamjenjuju litijske

Od 2014. američko-japanska tvrtka Power Japan Plus, koja se bavi istraživanjem i razvojem materijala za visoko učinkovite performanse baterija, pokrenula je proizvodnju nove vrste baterija. Znanstvenici sa sveučilišta Kyushu aktivno su sudjelovali u razvoju. Te baterije u osnovi imaju organski elektrolit koji, međutim, radi s katodom i anodom načinjenom od ugljičnog kompozita, a ugljik za baterije izrađen je od pamuka, zrna kave ili bambusa.

Nove baterije se nazivaju Ryden (Ryden dual carbon battery). Za razliku od popularnih danas litij-ionske baterije, dvo-ugljične Ryden baterije su najučinkovitiji i potpuno ekološki prihvatljivi. Ovdje se ne koriste rijetki i teški metali, tako da baterije nisu skupe i u potpunosti se mogu reciklirati. Ovo je trenutno najbolji način za pohranu električne energije.

Ako pogledate litij-ionske baterije, izvorno kreirane 1991. godine od strane Sony Energitech, one, naravno, imaju značajne prednosti:

• brzo se napuniti i polako se isprazniti;

• imaju nisko samopražnjenje u regiji od 10%;

• u stanju napajati širok raspon uređaja, od mobilnih telefona do sofisticiranih svemirskih letjelica.

Međutim, litij, unatoč maloj težini i dobroj specifičnoj gustoći energije, ima i nedostatke: ugljični otisak, otrovnost, velike cijene i oskudne komponente. Ovi nedostaci litija naveli su istraživače iz Japana da traže manje toksične alternative, s manje opasnosti za okoliš, uz mogućnost jednostavnog odlaganja.

Specifični kapacitet dvostrukih ugljikovih baterija usporediv je s litij-ionskim baterijama, no u pogledu sigurnosti, nove su baterije znatno superiornije od litijumskih. Uz to, nove baterije zadržavaju radni vijek puno duže i brže se pune, što im je danas sjajna alternativa.

U ljeto 2014. godine, Taisan tim je testirao nove baterije na električnom trkačkom automobilu, a rezultati su nadmašili sva očekivanja. Lagana Ryden baterija nije se pregrijavala tijekom utrke, a vozaču općenito nije trebalo zaustaviti ili usporiti kad baterija dosegne opasnu temperaturu. Odnosno, baterija koja se temelji na „dvostrukom ugljičnom“ sustavu za masivno hlađenje u principu nije potrebna.

Proizvođač, naravno, ne otkriva sve suptilnosti u vezi s baterijskim uređajem, međutim tvrdi jedinstveni kemijski postupak koji se odvija između anode i katode izrađene od samog običnog ugljika. Istovremeno, baterija je kemijski potpuno stabilna i nije opasna, poput litij-iona, ni za okoliš, ni za ljude.

U međuvremenu su ispitivanja pokazala brzinu punjenja 20 puta veću od brzine punjenja litij-ionskih baterija sličnog kapaciteta! Nazivni napon jedne ćelije je 4 volti. Radni vijek je 50% veći od najboljih litijevih analoga - 3000 u odnosu na prethodna maksimalna dostižna 2000 ciklusa punjenja i pražnjenja.

Proizvodnja baterija s dva ugljika nije povezana s promjenom postojećih linija za litij-ionske baterije, a zbog nedostatka rijetkih metala na popisu sastavnih dijelova, ovisnost o tržišnim cijenama sirovina je isključena. Troškovi odlaganja također su prestali biti problem, a sama proizvodnja gotovo je potpuno bez otpada.

Takav kolosalni tehnološki skok bio je rezultat kompromisa do kojeg su došli proizvođači i programeri, postigli su željenu ravnotežu “, rekao je Kaname Takeya, tehnički direktor Power Japan Plusa u priopćenju za javnost.

Potpuna proizvodnja baterija Ryden 18650 započela je u prefekturi Okinawa. Sada su sigurne i učinkovite baterije dostupne za različite primjene, u rasponu od medicinske opreme do električnih vozila, za koja Power Japan Plus može opskrbiti komponente za stvaranje akumulatora velikog kapaciteta kako bi proizvođači električnih vozila dobili potreban kapacitet za samostalno sastavljanje.

Od 2014. kemičari sa Sveučilišta u Oregonu traže ekološku zamjenu za litij. U potrazi za učinkovitim bio-materijalom, otkrili su kemijsku komponentu koja bi mogla revolucionirati industriju električnih baterija. Kolevka do kolijevke - to je naziv koncepta, koji pretpostavlja 100% ponovnu upotrebu materijala dobivenih u procesu ljudskog života: proizvod se rekreira ili se dobiva novi iz izvornog materijala.

Inovacija leži u odlaganju opasnog otpada ponovnom uporabom u proizvodnji baterija. Tim istraživača otkrio je mogućnost stvaranja jeftinih pouzdanih baterija iz policikličkih aromatskih ugljikovodika.

Policiklički aromatski ugljikovodični spojevi (PAH) su kontaminanti i mogu se naći svugdje. Recikliranje ovih spojeva omogućit će vam stvaranje održivih baterija uz istovremeno čišćenje okoliša. Budući da su proizvodi izgaranja ugljikovodika, PAH se distribuiraju kroz vodu, tlo, zrak i uključuju se u popis štetnih tvari za okoliš.

Baterija koja je razvijena na Sveučilištu u Origonu sadržavat će ugljičnu anodu i katodu na temelju PAH-ova. Posebno je zanimljiva tvar koronin. Koronin u čvrstom kristalnom obliku je siguran. Prema rezultatima ispitivanja, pokazalo se da je ionski kapacitet prilično visok, struktura je kemijski stabilna, a u budućnosti će se moći nabaviti baterije koje su savršeno pogodne za uštedu energije sunca i vjetra s ciljem njegove daljnje uporabe.

Vrlo je velika prednost koronina nad istim ugljikom: ugljik je nespojiv s nevodenim elektrolitom, dok za koronin to uopće nije problem! Odnosno, ispostavit će se da baterije ne održavaju, a istovremeno pouzdane i stabilne. Usput, studije o formiranju zvijezda pokazale su da su PAH prisutni u magli Kip slobode, odnosno da je Sunce vjerojatno izašlo iz okruženja koje sadrži PAH - „energija koja dolazi od zvijezda koristit će se u baterijama i vraćat će nam se iznova i iznova “, Rekao je Hanen Khattab, doktor sa Sveučilišta u Quebecu u Montrealu.

Očito je da je budućnost još uvijek s ugljičnim baterijama. Oni će biti jeftini za proizvodnju, netoksični su, ekološki prihvatljivi i za ljude. Ugljik je široko dostupan. Uobičajeni ugljen sadrži 80% ugljika. Svaki živi ili mrtvi organizam karakterizira sadržaj ugljikovih spojeva.

Život je nemoguć bez ugljika. Biljke primaju ugljične spojeve iz zraka, a pomoću ugljika formiraju korijenski sustav. Životinje dobivaju ugljik s hranom. Oboje ga emitiraju u sastavu ugljičnog dioksida. Na ovaj ili onaj način, ugljika nema u nedostatku, i to nam daje neku nadu.