Tlen i wapń należą do najpowszechniejszych pierwiastków i występują właściwie w każdej części naszej planety. Okazuje się, że ich połączenie może zaowocować powstaniem akumulatorów, które dorównają swoimi możliwościami najpopularniejszym obecnie ogniwom litowo-jonowym.
Zapowiedzi „przełomowych baterii” pojawiają się regularnie. To fakt. Podobnie faktem jest, że ostatecznie – z różnych powodów – żadna z tych technologii nie przebija się do głównego nurtu. Wciąż więc nasze smartfony, gadżety, samochody czy nawet domowe systemy magazynowania energii opierają się albo na akumulatorach litowo-jonowych, albo na litowo-polimerowych. Możliwe jednak, że prawdziwa „rewolucja” jest bliżej, niż mogłoby się wydawać.
Akumulatory wapniowo-tlenowe dorównały litowo-jonowym
Rewolucję tę mogą przynieść tlen i wapń – jedne z najpowszechniejszych pierwiastków na naszej planecie, występujące często w połączonej postaci tlenku wapnia lub nadtlenku wapnia. Ten drugi możesz znaleźć nawet w gumie do żucia, paście do zębów czy niejednym słodkim wypieku.
Ze względu na większy promień atomowy i silniejsze wiązanie molekularne wapń w normalnych warunkach nie może być wykorzystany równie praktycznie co lit. Bazujące na wapniu akumulatory mają wprawdzie dużą gęstość, ale ich żywotność ogranicza się do kilku ładowań i to wyłącznie w temperaturze pokojowej.
Naukowcy z Chin, a konkretnie z Fudan University w Szanghaju, zdołali jednak tak poprawić konstrukcję akumulatorów wapniowo-tlenowych, aby wyraźnie wydłużyć ich żywotność. Z powodzeniem osiągnęli wynik 700 ładowań. Sekret polegał na zastąpieniu tradycyjnie wykorzystywanego tlenku wapnia – nadtlenkiem wapnia, a także użyciu specjalnie dostosowanego elektrolitu.
Kolejnym spośród kluczowych składników było zastosowanie nanorurek węglowych pokrytych wapniem. W chińskiej koncepcji maleńka nanorurka znajduje się w elektrolicie i jest otoczona inną nanorurką, tworzącą katodę. Starannie dobrana kombinacja umożliwiła zwiększenie żywotności przy zachowaniu gęstości i wydajności.
Jeszcze jedna bariera do pokonania
Na razie akumulator znajduje się na etapie eksperymentalnym. Najważniejszym problemem jest nieefektywne ładowanie, a konkretnie fakt, że moc wymagana do uzupełniania energii jest nieproporcjonalnie wysoka.
Mimo to można mówić o sukcesie – naukowcom z Państwa Środka rzeczywiście udało się bowiem stworzyć trwały akumulator złożony prawie wyłącznie z powszechnie dostępnych i niedrogich materiałów.
