Nechcete batérie vyrobené z kameňov? Čaká nás nová revolúcia v oblasti dobíjacích batérií? O tomto všetkom dnes.
Na celom svete sa už dlho preteká o dosiahnutie maximálnej možnej účinnosti takzvanej zelenej energie. Obnoviteľné zdroje energie, ktoré nevypúšťajú do atmosféry skleníkové plyny, sú budúcnosťou našej civilizácie, o ktorej nikto nepochybuje. Toto už nie je len sen, ale potreba dňa. Vedci čoraz viac bijú na poplach a vyzývajú nás, aby sme šetrili elektrinou a snažili sa čo najefektívnejšie využívať elektrické zariadenia.
Tiež zaujímavé: Preskúmanie Motorola Edge 40: rovnaký „top za peniaze“
Lítium-iónové batérie už nie sú také efektívne
Väčšina zariadení beží na batérie resp batérie, od starých prehrávačov Walkman až po najnovšie smartfóny alebo elektromobily, založené na lítium-iónových technológiách (Li-ion). Používajú sa už dlhé roky vo väčšine elektrospotrebičov a technologických zariadení, aj keď nie sú energeticky veľmi efektívne a odolné. Ich likvidácia sa navyše časom stáva skutočným problémom pre ekologickú situáciu nášho životného prostredia.
Lítium-iónové batérie sa umiestňujú takmer všade, pretože sú lacné a majú vysoký výkon. Keďže cena týchto batérií za posledné desaťročie výrazne klesla, stávajú sa najschodnejšou alternatívou pre dlhodobé používanie, jednoducho kvôli ich obrovskému množstvu. Dnes tieto batérie dosiahli nízku cenu a zvýšenú hustotu energie nie vďaka technologickým objavom, ale vďaka jednoduchej a trvalej inžinierskej optimalizácii výrobných metód, nástrojov a efektívnosti.
S rozvojom nových metód a technológií výroby elektriny však rastie dopyt po efektívnych spôsoboch jej skladovania. V malom meradle s tým nie sú žiadne problémy – riešením sú rôzne typy batérií a akumulátorov, ktoré sú rovnako samozrejmým prvkom reality ako samotná elektrina.
Slúžia na napájanie telefónov, rôzne druhy osvetlenia, kedysi boli potrebné na používanie bateriek či hudobných prehrávačov, hoci toto všetko už máme v smartfónoch. Ako však uskladniť energiu potrebnú na napájanie celej domácnosti? Ukazuje sa, že batérie môžu prísť vhod aj v tomto prípade. Samozrejme, nehovoríme o batériách typu populárnych „prstov“ dostupných v obchodoch, ale o úplne nových zariadeniach, ktoré sú samy o sebe vzrušujúcimi inžinierskymi výdobytkami.
Už nejaký čas prebieha výskum zameraný na vývoj nových batérií, ktoré môžu konkurovať lítium-iónovým batériám z hľadiska výkonu, ceny a životnosti.
Mnohé z týchto nových technológií nie sú úplne nové. V podstate fungujú podobne ako lítium-iónové batérie, no využívajú sa pri nich iné materiály. Tu sú niektoré z najzaujímavejších príkladov technológií, ktoré by mohli čoskoro spôsobiť revolúciu v oblasti skladovania energie.
Prečítajte si tiež: 7 najúžasnejších spôsobov použitia ChatGPT
Pevné batérie
Tento typ batérie na rozdiel od iných nepoužíva tekuté alebo gélové elektrolyty, ale pevné formy. Takéto elektrolyty sú zvyčajne vo forme keramiky, skla, polymérov alebo siričitanov. Pevné batérie sú efektívnejšie, pretože poskytujú viac energie pri rovnakých rozmeroch ako ich lítium-iónové náprotivky. Majú veľký potenciál najmä v oblasti pohonu elektromobilov.
Polovodičová batéria má potenciál vyriešiť väčšinu vyššie uvedených problémov s dnešnými lítium-iónovými batériami. Sklenená batéria v tuhom stave môže mať trojnásobnú hustotu energie pomocou anódy z alkalického kovu (lítium, sodík alebo draslík), čo zvyšuje hustotu energie katódy a poskytuje dlhú životnosť. Pevný elektrolyt sa považuje za nehorľavý alebo aspoň odolný proti samovznieteniu. Nehorľavý charakter polovodičových batérií tiež znižuje riziko prehriatia, čo umožňuje tesnejšie balenie článkov, čím sa zvyšuje flexibilita dizajnu a objemová hmotnosť.
Veľké nádeje do týchto batérií súvisia s tým, že môžu vydržať oveľa dlhšie. A to je v dnešnom svete veľké plus.
Pevné batérie sú však v súčasnosti na nízkej úrovni technologickej pripravenosti a základný výskum stále prebieha, čo spôsobuje neistotu a obavy súvisiace s vysokými výrobnými nákladmi a škálovateľnosťou. Výzvou je tiež zaviesť tuhé elektrolyty do procesu, ktorý je kompatibilný s modernými výrobnými postupmi, ktorý by nemal ovplyvniť trvanlivosť alebo cenu konečného produktu, a zároveň pridať výhody, ako je lepšia energetická a výkonová hustota, zvýšená bezpečnosť a vyššia priepustnosť. ..
Prečítajte si tiež: Testoval som a urobil rozhovor s Bingovým chatbotom
Lítium-sírové batérie
Lítium-sírové (Li-S) batérie (nezamieňať s „lítium-sírovými“ – tieto večné batérie živia spory Ukrajincov) sa začali vyvíjať a skúmať od 60. rokov minulého storočia ako efektívne zariadenie na ukladanie energie pomocou reverzibilných elektrochemických reakcií. Napriek rýchlemu vývoju a komercializácii technológie lítium-iónových batérií (LIB) sa nedosiahol žiadny prelom na vyriešenie kritických technických problémov, ktorým lítium-iónové batérie čelia v nadchádzajúcich desaťročiach. Preto v roku 2000 Li-S batérie opäť získali značný záujem vývojárov kvôli ich výhodám - nízkej cene a vysokej teoretickej špecifickej energii. Tieto ukazovatele sú takmer 3-krát vyššie ako charakteristiky súčasných lítium-iónových batérií. Nízka cena a vysoký obsah síry (t. j. aktívneho katódového materiálu) robí lítium-sírové batérie atraktívnejšími ako lítium-iónové batérie, vzhľadom na skutočnosť, že tieto batérie používajú pri výrobe katód kritické materiály, ako je kobalt a nikel.
A v lítium-sírových batériách bude katóda, ktorá je jednou z dvoch elektród v batérii, vyrobená zo síry. Tento prvok je vyváženejší ako tradičný nikel a kobalt. Takéto batérie sú efektívnejšie ako lítium-iónové batérie. To môže samozrejme viesť k dlhšiemu dojazdu áut, v ktorých budú použité. Môžeme povedať, že veľkou výhodou týchto batérií je, že síra je lacná a rozšírená surovina. Výrobný proces takýchto batérií je zároveň veľmi podobný tomu, ktorý sa používa na výrobu lítium-iónových batérií, čo znamená, že na ich výrobu možno použiť rovnaké zariadenia a výrobné kapacity.
Ďalšou výhodou týchto typov batérií je menšie množstvo energie potrebnej na ich výrobu, takmer o 25 %. Všetky tieto vlastnosti môžu spôsobiť, že výroba lítium-sírových batérií je veľmi zisková.
Vývoj je už v plnom prúde. V tejto oblasti dosiahla obzvlášť významné úspechy spoločnosť Lyten. Už má celú platformu batérií LytCell EV. Spoločnosť tvrdí, že jej batéria je lacnejšia a bezpečnejšia ako dnešné lítium-iónové batérie a do polovice tohto desaťročia by sa mohla používať v masovo vyrábaných elektrických vozidlách vyrobených v USA.
Tiež zaujímavé: Google Bard AI: Všetko, čo potrebujete vedieť
Batérie železo-vzduch
Tento typ batérie funguje na báze procesu oxidácie železa pomocou vzduchu. V procese nabíjania sa oxidované látky premieňajú späť na železo v procese známom ako reverzná oxidácia. Očakáva sa, že železo-vzduchové batérie sa v blízkej budúcnosti rozšíria najmä preto, že umožňujú skladovanie energie takmer 25-krát dlhšie ako lítium-iónové batérie.
Vzhľadom na veľmi veľké zásoby železa aj vzduchu by takéto batérie stáli určite oveľa menej. Podľa odhadov môže byť ich cena nižšia ako u existujúcich batérií asi 10-krát! Bohužiaľ, takéto batérie majú jednu významnú nevýhodu - kvôli nízkej rýchlosti oxidácie železa môže ich nabíjanie trvať dlho.
Start-up Form Energy, ktorý vznikol na báze slávneho Massachusettského technologického inštitútu (MIT), úspešne vyvíja železo-vzduchové batérie. Batérie Form Energy sú podľa vývojárov desaťkrát lacnejšie ako lítium a používajú železo, ktorého je vo svete veľa. Zároveň železo-vzduchové batérie môžu vydržať dlhšie ako lítiové batérie a sú tiež bezpečnejšie, pretože nie sú horľavé.
Jedinou nevýhodou, ktorú v súčasnosti vidíme, je pomalé nabíjanie týchto batérií, čo z nich robí menej životaschopnú možnosť ako lítiové batérie, napríklad v prípade notebookov alebo smartfónov. Na druhej strane sú výborným riešením pre skladovanie energie na úrovni národnej elektrickej siete, keďže dokážu poskytnúť 100 hodín skladovania energie, oveľa dlhšie ako lítiové batérie, ktoré dokážu vydržať až šesť hodín. Týmto spôsobom môžu uľahčiť integráciu veľkých solárnych parkov a veterných elektrární.
Tiež zaujímavé: Fenomén Bluesky: aký druh služby a je to na dlhú dobu?
Batérie s drveným kameňom
Ďalším zaujímavým príkladom nového typu batérií sú tie, ktoré namiesto elektriny akumulujú teplo. Napríklad izraelská spoločnosť Brenmiller Energy pracuje na využití alternatívnych materiálov, ako sú horniny, na skladovanie tepelnej energie. Od roku 2012 spoločnosť Brenmiller Energy používa drvený kameň najprv na výrobu a potom na skladovanie tepelnej energie. Takéto technológie sa zase dajú využiť na rôzne účely, napríklad v priemysle.
Je zaujímavé, že myšlienka používania drveného kameňa na skladovanie energie nie je úplne nová. NASA, ktorá má na svojom konte mnoho nových technológií, testuje technológie skladovania tepelnej energie už od sedemdesiatych rokov minulého storočia. Batérie vyrábané izraelskou spoločnosťou na rozdiel od bežných využívajú energiu na výrobu pary, horúcej vody či horúceho vzduchu. Brenmiller Energy tvrdí, že jej továreň s názvom Tempo bude schopná uskladniť až 35 MWh energie, pričom vyprodukuje až 14 ton pary za hodinu.
To je veľmi dôležité pre izraelskú ekonomiku, kde až 45 percent všetkých emisií súvisiacich s energiou pochádza zo sektora priemyselného vykurovania. Tento projekt má nahradiť parné kotly, ktoré poháňajú tradičné fosílne palivá.
Nová realita si vyžaduje nové riešenia. Vzhľad nových typov batérií prispeje k rozvoju technológií v oblasti úspory energie. Snáď o pár rokov už váš notebook či smartfón nebude potrebné nabíjať každý deň, pretože na jedno nabitie bude fungovať mesiac, možno aj rok. A zároveň nový typ batérie ušetrí nielen energiu, ale prispeje aj k ochrane životného prostredia.
Tiež zaujímavé: