Baterie węglowe zastępują lit

Od 2014 r. Japońsko-amerykańska firma Power Japan Plus, zajmująca się poszukiwaniem i opracowywaniem materiałów do akumulatorów o wysokiej wydajności, rozpoczęła produkcję nowego rodzaju akumulatorów. Naukowcy z Uniwersytetu Kiusiu wzięli czynny udział w rozwoju. Baterie te mają zasadniczo elektrolit organiczny, który jednak współpracuje z katodą i anodą wykonaną z kompozytu na bazie węgla, a węgiel do baterii jest wykonany z bawełny, ziaren kawy lub bambusa.

Nowe akumulatory noszą nazwę Ryden (podwójny akumulator Ryden). W przeciwieństwie do popularnych dzisiaj baterie litowo-jonowe, dwuwęglowe akumulatory Ryden są najbardziej skuteczne i całkowicie przyjazne dla środowiska. Metale rzadkie i ciężkie nie są tutaj stosowane, więc akumulatory nie są drogie i nadają się w całości do recyklingu. Jest to obecnie najlepszy sposób magazynowania energii elektrycznej.

Jeśli spojrzysz na akumulatory litowo-jonowe, pierwotnie stworzone w 1991 roku przez Sony Energitech, mają one oczywiście znaczące zalety:

• szybko ładuj i powoli rozładuj;

• mają niskie samorozładowanie w okolicy 10%;

• w stanie zasilać szeroką gamę urządzeń, od telefonów komórkowych po zaawansowane statki kosmiczne.

Jednak lit, pomimo swojej lekkości i dobrej gęstości właściwej, ma również wady: ślad węglowy, toksyczność, wysokie koszty i rzadkie składniki. Te niedociągnięcia litu skłoniły naukowców z Japonii do poszukiwania mniej toksycznych alternatyw, z mniejszym zagrożeniem dla środowiska, z możliwością łatwej utylizacji.

Konkretna pojemność akumulatorów dwuwęglowych jest porównywalna z akumulatorami litowo-jonowymi, ale pod względem bezpieczeństwa nowe akumulatory znacznie przewyższają akumulatory litowe. Ponadto nowe akumulatory znacznie dłużej zachowują żywotność i szybciej się ładują, co czyni je dzisiaj świetną alternatywą.

Latem 2014 roku Taisan Team przetestował nowe akumulatory w elektrycznym samochodzie wyścigowym, a wyniki przekroczyły wszelkie oczekiwania. Lekki akumulator Ryden nie przegrzał się podczas wyścigu, a kierowca na ogół nie musiał się zatrzymywać ani zwalniać, gdy akumulator osiągnie niebezpieczną temperaturę. Oznacza to, że akumulator oparty na wielkogabarytowym układzie chłodzenia „podwójnego węgla” nie jest zasadniczo wymagany.

Producent oczywiście nie ujawnia wszystkich subtelności dotyczących urządzenia bateryjnego, jednak twierdzi, że jest to unikalny proces chemiczny, który przebiega między anodą a katodą wykonaną ze zwykłego węgla. Jednocześnie bateria jest chemicznie całkowicie stabilna i nie jest niebezpieczna, jak litowo-jonowy, ani dla środowiska, ani dla ludzi.

Tymczasem testy wykazały prędkość ładowania 20 razy większą niż prędkość ładowania akumulatorów litowo-jonowych o podobnej pojemności! Napięcie znamionowe jednego ogniwa wynosi 4 wolty. Żywotność jest o 50% wyższa niż najlepszych analogów litowych - 3000 w porównaniu z poprzednimi maksymalnymi osiągalnymi 2000 cyklami ładowania i rozładowania.

Produkcja akumulatorów dwuwęglowych nie jest związana ze zmianą istniejących linii do akumulatorów litowo-jonowych, a ze względu na brak metali rzadkich na liście komponentów wykluczona jest zależność od cen rynkowych surowców. Koszty unieszkodliwiania również przestały być problemem, a sama produkcja jest prawie całkowicie pozbawiona odpadów.

Taki kolosalny skok technologiczny był wynikiem kompromisu, do którego doszli producenci i programiści, osiągnęli pożądaną równowagę ”, powiedział Kaname Takeya, dyrektor techniczny Power Japan Plus w komunikacie prasowym.

Pełna produkcja akumulatorów Ryden 18650 rozpoczęła się w Prefekturze Okinawa. A teraz dostępne są bezpieczne i skuteczne akumulatory do różnych zastosowań, od sprzętu medycznego po pojazdy elektryczne, dla których Power Japan Plus może dostarczać komponenty do tworzenia akumulatorów o dużej pojemności, aby producenci pojazdów elektrycznych mogli uzyskać wymaganą pojemność do samodzielnego montażu.

Od 2014 roku chemicy z University of Oregon szukają przyjaznego dla środowiska zamiennika litu. W poszukiwaniu skutecznego biomateriału odkryli składnik chemiczny, który może zrewolucjonizować przemysł akumulatorów elektrycznych. Cradle to Cradle - tak nazywa się koncepcja, która zakłada 100% ponowne wykorzystanie materiałów uzyskanych w procesie ludzkiego życia: produkt jest odtwarzany lub nowy jest uzyskiwany z materiału źródłowego.

Innowacja polega na usuwaniu odpadów niebezpiecznych poprzez ich ponowne wykorzystanie do produkcji baterii. Zespół naukowców odkrył możliwość tworzenia tanich niezawodnych akumulatorów z wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych.

Wielopierścieniowe związki węglowodorów aromatycznych (PAH) są zanieczyszczeniami i można je znaleźć wszędzie. Recykling tych związków pozwoli ci stworzyć zrównoważone baterie, jednocześnie czyszcząc środowisko. Będąc produktami spalania węglowodorów, WWA są rozprowadzane w wodzie, glebie, powietrzu i znajdują się na liście najbardziej szkodliwych substancji dla środowiska.

Bateria opracowana na Uniwersytecie w Origon będzie zawierać anodę węglową i katodę na bazie WWA. Szczególnie interesująca jest substancja korononina. Koronina w stałej postaci krystalicznej jest bezpieczna. Zgodnie z wynikami testu okazało się, że pojemność jonowa jest dość wysoka, struktura jest stabilna chemicznie, a w przyszłości będzie można uzyskać baterie, które idealnie nadają się do oszczędzania energii słońca i wiatru w celu dalszego wykorzystania.

Koronina ma bardzo dużą przewagę nad tym samym węglem: węgiel jest niekompatybilny z niewodnym elektrolitem, podczas gdy dla koroniny to wcale nie jest problem! Oznacza to, że baterie okażą się bezobsługowe, a jednocześnie niezawodne i stabilne. Nawiasem mówiąc, badania dotyczące powstawania gwiazd wykazały, że WWA są obecne w mgławicy „Statua Wolności”, to znaczy, że Słońce prawdopodobnie również wyłoniło się ze środowiska zawierającego WWA - „energia pochodząca z gwiazd zostanie wykorzystana w bateriach i wróci do nas ponownie „Powiedział dr Hanen Khattab z University of Quebec w Montrealu.

Oczywiście przyszłość wciąż będzie obejmować akumulatory węglowe. Będą tanie w produkcji, nietoksyczne, przyjazne dla środowiska i dla ludzi. Węgiel jest szeroko dostępny. Zwykły węgiel zawiera 80% węgla. Każdy żywy lub martwy organizm charakteryzuje się zawartością związków węgla.

Życie jest niemożliwe bez węgla. Rośliny otrzymują związki węgla z powietrza, używają węgla do utworzenia systemu korzeniowego. Zwierzęta otrzymują węgiel z pożywieniem. Oba emitują go w składzie dwutlenku węgla. Tak czy inaczej, węgla nie brakuje, a to daje nam nadzieję.