Uhlíkové batérie nahrádzajú lítium

Od roku 2014 americko-japonská spoločnosť Power Japan Plus, ktorá sa zaoberá výskumom a vývojom materiálov pre vysokovýkonné batérie, začala výrobu nového typu batérií. Na vývoji sa aktívne podieľali vedci z Kyushu University. Tieto batérie majú v zásade organický elektrolyt, ktorý však pracuje s katódou a anódou vyrobenou z kompozitu na báze uhlíka a uhlík pre batérie je vyrobený z bavlny, kávových zŕn alebo bambusu.

Nové batérie sa nazývajú Ryden (duálna uhlíková batéria Ryden). Na rozdiel od dnešného populárneho lítium-iónové batérie, duálne uhlíkové batérie Ryden sú najúčinnejšie a úplne šetrné k životnému prostrediu. Nepoužívajú sa tu vzácne a ťažké kovy, takže batérie nie sú drahé a sú úplne recyklovateľné. Toto je v súčasnosti najlepší spôsob ukladania elektrickej energie.

Ak sa pozriete na lítium-iónové batérie, ktoré pôvodne vytvorila spoločnosť Sony Energitech v roku 1991, majú, samozrejme, významné výhody:

• rýchle nabíjanie a pomalé vybíjanie;

• majú nízke samovybíjanie v oblasti 10%;

• schopné napájať širokú škálu zariadení, od mobilných telefónov až po sofistikované kozmické lode.

Lítium má napriek svojej nízkej hmotnosti a dobrej špecifickej hustote energie aj svoje nevýhody: uhlíková stopa, toxicita, vysoké náklady a vzácne zložky. Tieto nedostatky lítia viedli výskumníkov z Japonska k tomu, aby hľadali menej toxické alternatívy s menším rizikom pre životné prostredie s možnosťou ľahkej likvidácie.

Špecifická kapacita duálnych uhlíkových batérií je porovnateľná s lítium-iónovými batériami, ale z hľadiska bezpečnosti sú nové batérie výrazne lepšie ako lítiové. Nové batérie si okrem toho zachovávajú svoju pracovnú životnosť oveľa dlhšie a rýchlejšie sa nabíjajú, čo z nich robí dnes skvelú alternatívu.

V lete 2014 tím Taisan testoval nové batérie na elektrickom pretekárskom aute a výsledky prekročili všetky očakávania. Ľahká batéria Ryden sa počas závodu neprehreje a vodič sa vo všeobecnosti nemusí zastaviť ani spomaliť, keď batéria dosiahne nebezpečnú teplotu. To znamená, že batéria založená na objemnom chladiacom systéme s „dvojitým uhlíkom“ sa v zásade nevyžaduje.

Výrobca samozrejme nezverejňuje všetky jemnosti týkajúce sa batériového zariadenia, tvrdí však jedinečný chemický proces, ktorý prebieha medzi anódou a katódou vyrobenou z obyčajného uhlíka. Batéria je zároveň chemicky úplne stabilná a nie je nebezpečná, napríklad lítium-iónová, ani pre životné prostredie, ani pre ľudí.

Testy medzitým preukázali rýchlosť nabíjania 20-násobku rýchlosti nabíjania lítium-iónových batérií podobnej kapacity! Menovité napätie jednej bunky je 4 volty. Životnosť je o 50% vyššia ako najlepšie analógy lítia - 3 000 oproti predchádzajúcim maximálnym dosiahnuteľným 2 000 cyklom nabíjania a vybíjania.

Výroba duálnych uhlíkových batérií nesúvisí so zmenou existujúcich liniek pre lítium-iónové batérie a vzhľadom na nedostatok vzácnych kovov v zozname komponentov je vylúčená závislosť od trhových cien surovín. Náklady na likvidáciu prestali byť problémom a samotná výroba je takmer úplne bez odpadu.

Takýto obrovský technologický skok bol výsledkom kompromisu, ku ktorému dospeli výrobcovia a vývojári, dosiahli požadovanú rovnováhu, “uviedol v tlačovej správe technický riaditeľ spoločnosti Power Japan Plus Kaname Takeya.

V prefektúre Okinawa sa začala výroba batérií Ryden 18650 v plnom rozsahu. A teraz sú k dispozícii bezpečné a efektívne batérie pre rôzne aplikácie, od lekárskeho vybavenia po elektrické vozidlá, pre ktoré môže spoločnosť Power Japan Plus dodávať komponenty na výrobu veľkokapacitných batérií, aby výrobcovia elektrických vozidiel mohli získať požadovanú kapacitu pre vlastnú montáž.

Od roku 2014 hľadajú chemici z University of Oregon náhradu za lítium, ktorá je šetrná k životnému prostrediu. Pri hľadaní účinného biologického materiálu objavili chemickú zložku, ktorá by mohla spôsobiť revolúciu v priemysle elektrických batérií. Cradle to Cradle - to je názov konceptu, ktorý predpokladá 100% opätovné použitie materiálov získaných v procese ľudského života: produkt sa obnovuje alebo sa získa nový zo zdrojového materiálu.

Inovácia spočíva v zneškodňovaní nebezpečného odpadu jeho opätovným použitím pri výrobe batérií. Tím vedcov objavil možnosť výroby lacných spoľahlivých batérií z polycyklických aromatických uhľovodíkov.

Polycyklické aromatické uhľovodíkové zlúčeniny (PAH) sú kontaminanty a možno ich nájsť všade. Recyklácia týchto zlúčenín vám umožní vytvárať udržateľné batérie a zároveň čistiť životné prostredie. Ako produkty spaľovania uhľovodíkov sa PAU distribuujú prostredníctvom vody, pôdy, vzduchu a sú zaradené do zoznamu najškodlivejších látok pre životné prostredie.

Batéria, ktorá bola vyvinutá na University of Origon, bude obsahovať uhlíkovú anódu a katódu založenú na PAH. Osobitne zaujímavá je látka koronín. Koronín v tuhej kryštalickej forme je bezpečný. Podľa výsledkov skúšok sa ukázalo, že iónová kapacita je pomerne vysoká, štruktúra je chemicky stabilná a v budúcnosti bude možné získať batérie, ktoré sú dokonale vhodné na šetrenie energie slnka a vetra s ohľadom na ďalšie použitie.

Existuje veľmi veľká výhoda koronínu oproti rovnakému uhlíku: uhlík je nekompatibilný s nevodným elektrolytom, zatiaľ čo v prípade koronínu to vôbec nie je problém! To znamená, že batérie sa ukážu ako bezúdržbové a zároveň spoľahlivé a stabilné. Mimochodom, štúdie týkajúce sa tvorby hviezd ukázali, že PAU sú prítomné v hmle „Socha slobody“, to znamená, že Slnko pravdepodobne tiež pochádzalo z prostredia obsahujúceho PAU - „energia prichádzajúca z hviezd sa použije v batériách a bude sa k nám vracať znova a znova ”Povedal Hanen Khattab, Ph.D. z University of Quebec v Montreale.

Budúcnosť je samozrejme stále s uhlíkovými batériami. Výroba bude lacná, netoxická, šetrná k životnému prostrediu a pre človeka. Uhlík je široko dostupný. Bežné uhlie obsahuje 80% uhlíka. Akýkoľvek živý alebo mŕtvy organizmus je charakterizovaný obsahom zlúčenín uhlíka.

Život nie je možný bez uhlíka. Rastliny prijímajú zlúčeniny uhlíka zo vzduchu, používajú uhlík na vytvorenie koreňového systému. Zvieratá dostávajú uhlík s jedlom. Obidve ho emitujú v zložení oxidu uhličitého. Tak či onak, uhlík nemá nedostatok, a to nám dáva určitú nádej.