Nechcete baterie z kamenů? Čeká nás nová revoluce v oblasti dobíjecích baterií? O tom všem dnes.
Po celém světě se již dlouho závodí o dosažení maximální možné účinnosti tzv. zelené energie. Obnovitelné zdroje energie, které nevypouštějí skleníkové plyny do atmosféry, jsou budoucností naší civilizace, o které nikdo nepochybuje. To už není jen sen, ale potřeba dne. Vědci stále více bijí na poplach a nabádají nás, abychom šetřili elektřinou a snažili se elektrická zařízení využívat co nejefektivněji.
Zajímavé také: Posouzení Motorola Edge 40: stejný „top za peníze“
Většina zařízení běží na baterie resp baterie, od starých přehrávačů Walkman až po nejnovější smartphony nebo elektromobily, založené na lithium-iontových technologiích (Li-ion). Používají se již řadu let ve většině elektrických spotřebičů a technologických zařízení, i když nejsou příliš energeticky účinné a odolné. Jejich likvidace se navíc časem stává skutečným problémem pro ekologickou situaci našeho životního prostředí.
Lithium-iontové baterie jsou umístěny téměř všude, protože jsou levné a mají vysoký výkon. Vzhledem k tomu, že náklady na tyto baterie za poslední desetiletí výrazně klesly, stávají se nejschůdnější alternativou pro dlouhodobé používání, jednoduše kvůli jejich naprostému množství. Dnes tyto baterie dosáhly nízké ceny a zvýšené energetické hustoty nikoli díky technologickým průlomům, ale díky jednoduché a trvalé technické optimalizaci výrobních metod, nástrojů a účinnosti.
S rozvojem nových metod a technologií výroby elektřiny však roste poptávka po efektivních způsobech jejího skladování. V malém měřítku s tím nejsou žádné problémy – řešením jsou různé typy baterií a akumulátorů, které jsou stejně samozřejmým prvkem reality jako elektřina samotná.
Používají se k napájení telefonů, různých druhů osvětlení, kdysi byly potřeba k používání baterek nebo hudebních přehrávačů, i když to vše dnes máme v chytrých telefonech. Jak ale uskladnit energii potřebnou k napájení celé domácnosti? Ukazuje se, že baterie se mohou hodit i v tomto případě. Samozřejmě nemluvíme o bateriích typu oblíbených „prstů“ dostupných v obchodech, ale o zcela nových zařízeních, která jsou sama o sobě vzrušujícími inženýrskými úspěchy.
Již dlouho probíhá výzkum vývoje nových baterií, které mohou konkurovat lithium-iontovým bateriím z hlediska výkonu, ceny a životnosti.
Mnohé z těchto nových technologií nejsou zcela nové. V podstatě fungují podobně jako lithium-iontové baterie, ale používají jiné materiály. Zde jsou některé z nejzajímavějších příkladů technologií, které by mohly brzy způsobit revoluci v oblasti skladování energie.
Přečtěte si také: 7 nejlepších využití ChatGPT
Tento typ baterií na rozdíl od jiných nepoužívá tekuté nebo gelové elektrolyty, ale pevné formy. Takové elektrolyty jsou obvykle ve formě keramiky, skla, polymerů nebo siřičitanů. Pevné baterie jsou účinnější, protože poskytují více energie při stejných rozměrech jako jejich lithium-iontové protějšky. Mají velký potenciál především v oblasti pohonu elektromobilů.
Polovodičová baterie má potenciál vyřešit většinu výše uvedených problémů s dnešními lithium-iontovými bateriemi. Skleněná baterie v pevné fázi může mít trojnásobnou hustotu energie pomocí anody z alkalického kovu (lithia, sodíku nebo draslíku), která zvyšuje hustotu energie katody a poskytuje dlouhou životnost. Pevný elektrolyt je považován za nehořlavý nebo alespoň odolný proti samovznícení. Nehořlavý charakter polovodičových baterií také snižuje riziko přehřátí, což umožňuje těsnější zabalení článků, čímž se zvyšuje flexibilita designu a objemová hustota.
Velké naděje na tyto baterie souvisí s tím, že mohou vydržet mnohem déle. A to je v dnešním světě velké plus.
Pevné baterie jsou však v současnosti na nízké úrovni technologické připravenosti a základní výzkum stále probíhá, což způsobuje nejistotu a obavy ohledně vysokých výrobních nákladů a škálovatelnosti. Výzvou je také zavést pevné elektrolyty do procesu, který je kompatibilní s moderními výrobními postupy, který by neměl mít vliv na trvanlivost nebo cenu konečného produktu, a navíc přidat výhody, jako je lepší energetická a výkonová hustota, zvýšená bezpečnost, a vyšší propustnost..
Přečtěte si také: Testoval jsem a vyzpovídal Bingova chatbota
Lithium-sírové (Li-S) baterie (nezaměňovat s „lithium-sírovými“ – tyto věčné baterie jsou živeny spory Ukrajinců) se začaly vyvíjet a zkoumat od 60. let minulého století jako efektivní zařízení pro ukládání energie pomocí vratných elektrochemických reakcí. Navzdory rychlému vývoji a komercializaci technologie lithium-iontových baterií (LIB) nebylo dosaženo žádného průlomu, který by vyřešil kritické technické výzvy, kterým budou lithium-iontové baterie v nadcházejících desetiletích čelit. Proto v roce 2000 Li-S baterie znovu získaly značný zájem vývojářů kvůli jejich výhodám - nízké ceně a vysoké teoretické měrné energii. Tyto indikátory jsou téměř 3krát vyšší než charakteristiky současných lithium-iontových baterií. Nízká cena a vysoký obsah síry (tj. aktivní katodový materiál) činí lithium-sírové baterie atraktivnější než lithium-iontové baterie, vzhledem k tomu, že tyto baterie používají při výrobě katody kritické materiály, jako je kobalt a nikl.
A v lithium-sírových bateriích bude katoda, která je jednou ze dvou elektrod v baterii, vyrobena ze síry. Tento prvek je vyváženější než tradiční nikl a kobalt. Takové baterie jsou účinnější než lithium-iontové baterie. To může samozřejmě vést k delšímu dojezdu vozů, ve kterých budou použity. Můžeme říci, že velkou výhodou těchto baterií je, že síra je levná a široce rozšířená surovina. Výrobní proces takových baterií je přitom velmi podobný tomu, který se používá pro výrobu lithium-iontových baterií, což znamená, že pro jejich výrobu lze použít stejná zařízení a výrobní kapacity.
Další výhodou těchto typů baterií je menší množství energie potřebné k jejich výrobě, a to téměř o 25 %. Všechny tyto vlastnosti mohou učinit výrobu lithium-sírových baterií velmi ziskovou.
Vývoj je již v plném proudu. V této oblasti dosáhla zvláště významných úspěchů společnost Lyten. Již má celou platformu baterií LytCell EV. Společnost tvrdí, že její baterie je levnější a bezpečnější než dnešní lithium-iontové baterie a do poloviny tohoto desetiletí by se mohla používat v sériově vyráběných elektrických vozidlech vyrobených v USA.
Zajímavé také: Google Bard AI: Vše, co potřebujete vědět
Tento typ baterií funguje na základě procesu oxidace železa pomocí vzduchu. V procesu dobíjení se oxidované látky přeměňují zpět na železo v procesu známém jako reverzní oxidace. Očekává se, že železo-vzduchové baterie se v blízké budoucnosti rozšíří především proto, že umožňují skladování energie téměř 25krát déle než lithium-iontové baterie.
Vzhledem k velmi velkým zásobám železa i vzduchu by takové baterie stály jistě mnohem méně. Podle odhadů může být jejich cena nižší než u stávajících baterií asi 10x! Bohužel takové baterie mají jednu podstatnou nevýhodu – kvůli pomalé rychlosti oxidace železa může jejich nabíjení trvat dlouho.
Start-up Form Energy, který vznikl na základě slavného Massachusettského technologického institutu (MIT), úspěšně vyvíjí železo-vzduchové baterie. Baterie Form Energy jsou podle vývojářů desetkrát levnější než lithium a používají železo, kterého je ve světě dostatek. Železno-vzduchové baterie zároveň vydrží déle než lithiové baterie a jsou také bezpečnější, protože nejsou hořlavé.
Jedinou nevýhodou, kterou v současnosti vidíme, je pomalé nabíjení těchto baterií, což z nich činí méně životaschopnou možnost než lithiové baterie, například v případě notebooků nebo smartphonů. Na druhou stranu jsou vynikajícím řešením pro skladování energie na úrovni národní energetické sítě, protože dokážou poskytnout 100 hodin skladování energie, mnohem déle než lithiové baterie, které mohou vydržet až šest hodin. Tímto způsobem mohou usnadnit integraci velkých solárních parků a větrných elektráren.
Zajímavé také: Fenomén Bluesky: jaký druh služby a je to na dlouhou dobu?
Dalším zajímavým příkladem nového typu baterií jsou ty, které místo elektřiny akumulují teplo. Například izraelská společnost Brenmiller Energy pracuje na využití alternativních materiálů, jako jsou horniny, k ukládání tepelné energie. Od roku 2012 společnost Brenmiller Energy používá drcený kámen nejprve k výrobě a poté ke skladování tepelné energie. Takové technologie lze zase využít pro různé účely, například v průmyslu.
Je zajímavé, že myšlenka použití drceného kamene pro skladování energie není zcela nová. NASA, která má na svém kontě mnoho nových technologií, testuje technologie skladování tepelné energie již od sedmdesátých let minulého století. Baterie vyrobené izraelskou společností na rozdíl od klasických využívají energii k výrobě páry, horké vody nebo horkého vzduchu. Brenmiller Energy říká, že její továrna nazvaná Tempo bude schopna uchovat až 35 MWh energie a vyrobit až 14 tun páry za hodinu.
To je velmi důležité pro izraelskou ekonomiku, kde až 45 procent všech emisí souvisejících s energií pochází ze sektoru průmyslového vytápění. Tento projekt má nahradit parní kotle na tradiční fosilní paliva.
Nové skutečnosti vyžadují nová řešení. Vzhled nových typů baterií přispěje k rozvoji technologií v oblasti úspory energie. Snad už za pár let nebude potřeba váš notebook nebo smartphone nabíjet každý den, protože na jedno nabití bude fungovat měsíc, možná i rok. A přitom nový typ baterie nejen ušetří energii, ale přispěje i k ochraně životního prostředí.
Zajímavé také:
Napsat komentář