Naukowcy udowodnili, że odpady z przemysłu papierniczego mogą być przekształcone w baterię cynkowo-powietrzną. Opracowana bateria wykonana m.in. z celulozy i ligniny charakteryzuje się wysoką gęstością mocy i szerokim zakresem temperatur pracy, jednocześnie eliminując problem wzrostu dendrytów — największych zabójców konwencjonalnych baterii.
Baterie cynkowo-powietrzne zyskują na popularności ze względu na niski koszt, wysoką gęstość energii oraz przyjazność dla środowiska. Są bezpieczne i nie istnieje tam ryzyko gwałtownego "rozładowania termicznego", co zazwyczaj oznacza niekontrolowany, trudny do ugaszenia pożar — a właśnie to stanowi poważny problem w przypadku baterii litowo-jonowych. Tego typu zalety czynią owe baterie idealnymi do zastosowania w urządzeniach ubieralnych, a nawet w aparatach słuchowych.
Polecamy na Geekweek: Polacy w niebezpieczeństwie. Chodzi o maile od CBŚP
Zespół z Uniwersytetu Technologicznego Qilu w Chinach wraz opracował baterię opartą na... drewnie, która wykorzystuje katalizator z jednoatomowym klastrem żelaza w roli katody powietrznej. Lignina pochodząca z reakcji z udziałem czarnego ługu pełni rolę źródła węgla. Katalizator jednoatomowy wyróżnia się wyjątkową wydajnością reakcji redukcji tlenu i posiada większą powierzchnię właściwą niż większość opisywanych katalizatorów na bazie żelaza. Tradycyjne katalizatory jednoatomowe oparte na metalach przejściowych często "cierpią" z powodu powolnego transferu elektronów podczas reakcji redukcji i wydzielania tlenu.
Bateria zawiera również elektrolit poliwinylowy wzmocniony kationową nanocelulozą z pulpy drzewnej. W porównaniu z wodnymi lub alkalicznymi elektrolitami hydrożelowymi, elektrolit wzmocniony celulozą wykazuje lepszą elastyczność i wytrzymałość mechaniczną oraz zwiększoną zdolność zatrzymywania wody, a ponadto wyższe przewodnictwo jonowe, co zapewnia stabilność i skuteczność baterii w realnych zastosowaniach. Konwencjonalne elektrolity hydrożelowe są znane ze słabej stabilności i wzrostu dendrytów, a to z kolei negatywnie wpływa na jej długowieczność.
"Drewniana bateria" lub jak kto woli: "bateria z papieru" charakteryzuje także się wysoką gęstością mocy i niezwykłą stabilnością w szerokim zakresie temperatur, od -60 st. C. do 50 st. C. Przewyższa tym samym większość akumulatorów cynkowo-powietrznych, co warunkuje jej przydatność w zastosowaniach związanych z magazynowaniem i konwersją czystej energii.
Chińczycy w ten sposób rozwiązali dwa istotne problemy: zapotrzebowanie na tani i wydajny katalizator elektryczny dla elektrody powietrznej oraz elektrolit, który jest odporny na wzrost i penetrację dendrytów. Te problemy od dawna utrudniały rozwój baterii, a ich rozwiązanie przy użyciu stosunkowo tanich i łatwych do pozyskania komponentów to duży krok naprzód.
Oprócz zastosowań w urządzeniach ubieralnych, baterie cynkowo-powietrzne zyskują na znaczeniu jako rozwiązanie do magazynowania energii na większą skalę, zwłaszcza w trudniejszych warunkach. Jednak, aby tę innowację z powodzeniem wdrożyć, konieczne są dalsze badania, szczególnie dotyczące zastosowania różnych gatunków drewna i sprawdzenia, czy zachowują się one równie dobrze pod względem elektrochemicznym. Aczkolwiek już teraz wiemy, że udało nam się wytworzyć naprawdę ciekawe, zaawansowane rozwiązanie w zakresie przechowywania i dostarczania energii do mniejszych urządzeń. Brzmi dobrze, ale zalecam ostrożność: przełomy w bateriach zdarzają się średnio co tydzień, a od lat narzekamy na akumulatory w smartfonach. ;)
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
