Az élelmiszerekben található savas vegyületekből – amelyek gyakoriak és gyakran hulladékként kidobásra kerülnek – fejlesztettek ki akkumulátor-összetevőt.
„Egy újszerű akkumulátor-összetevő, amely többek között a borászatban fellelhető, élelmiszer-alapú savakat használja fel, hatékonyabbá, megfizethetőbbé és fenntarthatóbbá teheti a lítium-ion akkumulátorokat” – áll a kutatók sajtóközleményében.
Jelenleg a lítium-ion akkumulátorok uralják az energiapiacot. Az okostelefonoktól kezdve az elektromos járművekig mindenben széles körben használják őket. Ugyanakkor számos problémával is járnak. Ezeknek az akkumulátoroknak például kritikus része az anód, amely hagyományosan grafitból készül. A grafit előállítása azonban a bányászat, az energiaigényes tisztítás és a durva vegyi anyagok használata miatt környezetszennyező. Arról, hogyan és miért van potenciál a formabontó technológiában, az InterestingEngineering cikke számol be.
Neeraj Sharma professzor, a csoport vezetője rámutatott, hogy az akkumulátorokhoz szükséges grafit előállításának hagyományos módszere meglehetősen fenntarthatatlan.
„A grafit mintegy 60%-a elvész a feldolgozási lépések során, amelyek jellemzően magas hőmérsékletet és nagyon erős savakat igényelnek a szükséges tisztaság eléréséhez… így ez hatalmas környezeti hatással jár” – jegyezte meg.
„Arra összpontosítunk, hogy valóban megértsük az akkumulátorokban használt anyagokat és azok működését az akkumulátor működése során, és ezt a megértést felhasználva jobb anyagokat tervezzünk. Azzal, hogy az akkumulátorok összetevőihez nagy mennyiségben termelt hulladékot használunk fel, az ipar diverzifikálhatja az alkalmazott anyagokat, miközben a környezeti és fenntarthatósági szempontokat is figyelembe veszi” – hangsúlyozta Sharma professzor.
A kutatók egy akkumulátorcella prototípusának megépítésével mutatták be a technológiájukban rejlő lehetőségeket. A prototípus hasonló méretű, mint a mobiltelefonoké, és több energiát tárol, mint a hagyományos grafitalapú akkumulátorok. Ez lehetővé teheti, hogy a készülékek több töltést tartsanak meg, és ritkábban kelljen őket tölteni.
„Kísérleteztünk, hogy megértsük, mi történik, reakciókat terveztünk a teljesítmény maximalizálása érdekében, és jellemeztük a kapott vegyületeket illetve azok teljesítményét” – magyarázta Sharma.
A csapat most azon dolgozik, hogy kiterjesszék gyártási folyamatokat, és a kis, érme méretű akkumulátorokról áttérjenek a jelentősebb igényű eszközökhöz szükséges nagyobb tasakos cellákra. Emellett tesztelik, hogy az akkumulátorok többszöri használata változó hőmérséklet mellett is kitartson.
„Az akkumulátorok kémiájának megértésével javíthatjuk fizikai tulajdonságaikat, és javíthatjuk energiatárolási kapacitásukat, hogy több energiát tárolhassanak. Ionvezető képességük fokozásával nagyobb sebességű lesz az energia kisütése és újratöltése, szerkezeti stabilitásuk megszilárdításával pedig meghosszabbítjuk élettartamukat a fenntarthatóság javítása érdekében” – említette Sharma.
Ez az áttörés nemcsak fenntarthatóbbá, hanem megfizethetőbbé és hatékonyabbá is teheti az akkumulátorokat. A kutatók vizsgálják a technológia alkalmazását nátriumion-akkumulátoroknál is, amely a lítiumion-akkumulátorok másik ígéretes alternatívája.
Sharma professzor hangsúlyozta továbbá a különböző alkalmazásokhoz szükséges változatos akkumulátortechnológiák fontosságát, valamint a fenntarthatóbb eljárások és anyagok szükségességét.
„Arról van szó, hogy különböző alkalmazásokhoz különböző akkumulátortechnológiák állnak rendelkezésre, beleértve a napenergia és az akkumulátoros energia egy eszközben való egyesítését” – zárta gondolatait.
Ez az áttörés jelentős előrelépés az akkumulátortechnológiában, és megmutatja, hogyan lehet az élelmiszerhulladékot a világ energiaellátásának értékes forrásává alakítani.
Kiemelt kép: Unsplash
Devenyi Dalma
