Ena od težav današnjih baterij je, da imajo v primerjavi s fosilnimi gorivi zelo nizko energijsko gostoto, tj. količina uskladiščene energije na enoto mase. Za primerjavo, energijska gostota bencina je 45 megadžulov na kilogram, premoga od 25 do 35 MJ/kg, pri komercialno danes najbolj uporabljanih litij-ionskih baterijah pa je energijska gostota le od 0,4 do 0,9 MJ/kg.
V želji, da bi v prihodnosti fosilna goriva zamenjali z baterijami (na primer v električnih avtomobilih in letalih), električno energijo iz obnovljivih virov shranjevali v baterijskih hranilnikih in da bi baterija v mobilnih telefonih zdržala več dni, po svetu poteka cela vrsta znanstvenih raziskav.
Lahko dostopno žveplo
Baterije raziskujejo tudi na Kemijskem inštitutu pod vodstvom
dr. Roberta Dominika. V okviru projekta Helis, pri katerem sodeluje 82 znanstvenikov iz sedmih držav in industrijski partner PSA Peugeot Citroen, nadaljujejo razvoj litij-žveplovih baterij, ki delujejo tako, da litijevi ioni skozi elektrolit migrirajo z anode na katodo med praznjenjem (in obratno med polnjenjem). Katoda v teh baterijah je iz žvepla, ki je lahko dostopna surovina, zato bi bile takšne baterije cenejše od zdajšnjih litij-ionskih, njihova energijska gostota pa je v primerjavi s temi trikrat večja (1,8 MJ/kg).
Za zdaj so jih komercialno proizvedli le malo. Trenutno je njihova glavna pomanjkljivost, da prenesejo malo ciklov praznjenja in polnjenja. Med polnjenjem in praznjenjem se prostornina katode v bateriji spremeni za 78 odstotkov, kar povzroči nastanek razpok in razpad elektrode. Eno izmed možnosti za rešitev težave so predlagali raziskovalci z Monasheve univerze v Melbournu, ki so uporabili poseben porozen polimerni material, ki omogoča, da se elektroda lažje razteza in krči. Na spletni strani univerze so zapisali, da so zelo blizu komercialni proizvodnji najučinkovitejše Li-S baterije, s kakršno bi mobilni telefoni z enim polnjenjem zdržali pet dni, doseg električnih avtomobilov pa bi se podaljšal na več kot tisoč kilometrov.
V partnerstvu z nemškim Fraunhoferjevim inštitutom so že izdelali prototip baterije in ga patentirali. Testirati jo nameravajo v drugi polovici leta v avtomobilih ter kot hranilnik energije v avstralskem električnem omrežju. Do komercialne uporabe bi lahko preteklo še kar nekaj vode, bi pa to pomenilo bistveno nižje cene ter do okolja prijaznejše baterije od trenutnih.
Kaj pa aluminij?
Na Kemijskem inštitutu razvijajo tudi nov koncept aluminijevih akumulatorjev, ki imajo dvakrat večjo energijsko gostoto od trenutnih in so prav tako sestavljeni iz pogostih in okoljsko neproblematičnih materialov. Na spletni strani so zapisali, da bi sistem med drugim lahko uporabili za shranjevanje električne energije iz sončnih in vetrnih elektrarn. »Uporaba aluminijevih akumulatorjev ponuja visoko kapaciteto aluminijeve kovinske anode in že obstoječe ter preverjene postopke za proizvodnjo in recikliranje aluminija. V primerjavi z litij-ionskimi akumulatorji bi ta koncept lahko vodil do bistvenega znižanja cene akumulatorjev,« še pravijo. Nov način sta razvili skupini dr. Patrika Johanssona s Chalmersove tehniške univerze in dr. Roberta Dominka s Kemijskega inštituta. Antrakinonske katode za uporabo v večvalentnih akumulatorjih pa je razvil dr. Jan Bitenc z odseka KI za kemijo materialov. M. P.
Komentarji