Litij-zračne baterije
    Četvrtak, 29 Studeni 2012 07:55

    Litij-zračne baterije

    Znanstvenici u Velikoj Britaniji izjavljuju da su napravili ključni korak u razvoju litij-zračne baterije, uređaja koji obećava tri do pet puta više akumulirane energije po jedinici mase od postojećih litij-ionskih baterija koje koristimo u našim mobilnim potrošačkim uređajima i električnim vozilima. Jednom napravljena, takva baterija može vam omogućiti daleke letove s funkcionalnim prijenosnim računalom, tjedan dana razgovora bez punjenja mobitela ili čak pređeni put od 800 km u Chevy Voltu, umjesto 160 km koji omogućuju današnja električna vozila. Eksperiment koji sa kolegema vodi Peter G. Bruce, profesor kemije na Sveučilištu St. Andrew u Škotskoj, objavljen je danas u online časopisu Science Express. U eksperimentu se opisuje kemijska reakcija koja omogućuje punjenje baterije bez degradacije elektrode akumulatora. "Pokazali smo da je održivo kruženje moguće", izjavljuje Bruce. "To je ključni korak. Nismo riješili sve praktične probleme i nemamo rješenje, ali ovo pokazuje da se kritična reakcija može održati i kružiti. " Znanstvenici moraju razviti litij-zračne baterije jer one koriste zrak kao katodu i litij kao anodu. Kisik je jeftin i lagan. Iz tog razloga baterija neće zahtijevati teško kućište u kojem se čuvaju elektrode. U postojećim baterijama, litij ioni se kreću putem elektrolita ili kemijske otopine od katode prema anodi. Kada koristite bateriju, proces je obrnut, a protok iona proizvodi električnu struju. U litij-zračnim baterijama, kisik se u katodi kombinira sa ionima litija čime se proizvodi litij-peroksid, koji se nakuplja dok se baterija prazni. Škotski tim uspio je proizvesti ovu kemijsku reakciju iznova i iznova, bez raspadanja, rekao je Bruce, koristeći elektrodu napravljenu od tankog sloja poroznog zlata. To može biti Ahilova peta baterije, izjavljuje Steve Visco, predsjednik i izvršni direktor Polyplusa, kompanije koja proizvodi napredne litij-sumpor, litij-morska voda i litij-zračne baterije. "Bruce je prvi ostvario reverzibilno kruženje, što je veoma uzbudljivo", izjavljuje Visco. "Nadam se da se neće izrađivati samo od zlata, jer bi to bilo nepraktično. Baterije bi se mogle primijeniti za svemirske uređaje gdje cijena nije bitna, međutim za električna vozila to bi rješenje bilo skupo. " Bruce smatra da je njegov eksperiment jedan od mnogih koji moraju biti uspješno provedeni prije nego što se napravi litij-zračna baterija. "Pred nama je veliki put," izjavljuje Bruce. "Ono što smo učinili pokazuje važnost temeljnih znanstvenih istraživanja na ovom području. Ako srljate i pokušate napraviti bateriju sa današnjim znanjem i tehnologijom vjerojatno nećete uspjeti."
    matrixworldhr.wordpress.com

    2
     
    Litij-zračne (lithium-air) baterije imaju potencijal da budu sljedeća velika stvar u tehnološkom sektoru i to ponajprije zbog činjenice što se njihovim korištenjem rješava mnoštvo problema koji „muče" trenutno postojeće baterije (ovo se ponajviše odnosi na težinu, kompleksnost i opadanje kapaciteta tijekom vremena). Znanstvenici su uspjeli razviti novi tip baterije koja, umjesto da sve potrebne komponente sadržava u vlastitom kućištu, koristi kisik iz atmosfere kako bi si „priskrbila" elektrone potrebne za proizvodnju energije kojom napaja razne uređaje, javlja ArsTechnica. Znanstvenici su do sada ostvarili značajne uspjehe pri dovođenju zraka u bateriju, a u kontroliranim uvjetima čak su uspjeli kisik iz atmosfere „natjerati" na reakciju s određenim dijelovima u bateriji. Ovi uspjesi, međutim, predstavljaju tek veoma ranu fazu razvitka novih revolucionarnih baterija te znanstvenike u budućnosti očekuju veliki izazovi. Zasigurno jedan od najvećih takvih izazova bit će pronalazak adekvatnog rješenja za problem s kojim su se više puta susreli – kisik koji je nužan za proizvodnju elektrona često utječe i na dijelove baterije s kojima ne bi smio imati kontakta. Rezultat ove reakcije kisika s komponentama baterije jest taj da prototipovi litij-zračnih baterija mogu izdržati tek nekoliko ciklusa punjenja i pražnjenja prije nego im kapacitet opadne praktički do neupotrebljivosti. No čini se da su znanstvenici konačno pronašli rješenje za ovaj problem – elektrolitni materijal koji ne reagira s kisikom i koji omogućava stabilne performanse baterije kroz mnoštvo ciklusa punjenja i pražnjenja. I sada dolazimo do najvažnije informacije u čitavoj priči – ukoliko se ovaj elektrolitni materijal pokaže dovoljno stabilnim za komercijalnu upotrebu, uskoro bismo mogli kupovati litij-zračne baterije koje će biti i do deset puta većeg kapaciteta od trenutačno dominantnih litij-ionskih baterija. Jedan od najvećih izazova pri izradi nove baterije, kažu znanstvenici, jest taj što litij-zračne baterije potrebne količine litij peroksida (Li₂O₂) stvaraju posredstvom specifičnog radikala kisika. Ovaj radikal je izrazito reaktivan i u pravilu će razlagati elektrolite koji „razbacuju" nabijene ione između dvije elektrode koje se nalaze u bateriji. Ovo je, naravno, priličan problem, a znanstvenici su se dosjetili da bi, ako već nije moguće u potpunosti izbjeći reaktivni kisik, najbolje bilo zamijeniti postojeći elektrolit s materijalom koji uopće ne reagira s kisikom.Glede ovoga već su napravljena određena preliminarna istraživanja, ali korišteni materijali uspješno su provodili naboj samo na temperaturama iznad 70 stupnjeva Celzijevih. Nakon početnih neuspjeha, znanstvenici su počeli koristiti mješavinu etilen glikola (preciznije, tetraetilen glikol dimetil eter) i kompleksne litijske soli – LiCF₃SO₃. Ova mješavina i više je nego uspješno obavljala svoj posao na sobnoj temperaturi, a možda najvažnije od svega, znanstvenici su njenom upotrebom eliminirali problem reaktivnog kisika. Naime, mješavina je s kisikom reagirala tako brzo da nisu mogli primijetiti nikakve nusprodukte reaktivnog kisika. „Isto tako, u laboratoriju nismo zamijetili tragove LiCO₃ (litijeva karbonata), jednog od najčešćih nusprodukata razlaganja elektrolita", rekao je jedan od znanstvenika uključenih u projekt. Ova kemijska stabilnost projicirala se i na stabilne performanse konačnog proizvoda. Tako je, primjerice, bilo iznimno teško procijeniti nalazi li se neka konkretna baterija u dvadesetom ili stotom ciklusu punjenja ili pražnjenja, što dokazuje kako je problem opadanja performansa prouzrokovan reaktivnim kisikom uspješno apsolviran. Osnovna poteškoća s interpretiranjem ovih podataka je ta što elektroda predstavlja tek jedan dio cjelokupne strukture litij-zračne baterije (kao i svake druge, uostalom). Iako znanstvenici tvrde kako je upravo elektroda ključna pri određivanju kapaciteta baterije, prilično je teško ove nalaze usporediti s rezultatima kapaciteta baterija koje su bazirane na nekoj drugoj tehnologiji. Znanstvenici uključeni u projekt izrade nove baterije tvrde kako je njen kapacitet veći od bilo koje trenutno postojeće baterije. „Čak i kada uzmemo u obzir određene faktore koji će utjecati na smanjenje kapaciteta litij-zračne baterije, poput težine pomoćnih dijelova kao što su elektroliti, kućište i vodiči struje, praktični kapacitet koji bi ova baterija mogla imati neusporediv je s kapacitetom koji je u stanju ponuditi dominantna litij-ionska tehnologija izrade baterija", kažu znanstvenici. Za usporedbu, litij-ionske baterije imaju kapacitet od otprilike 150Wh/kg (vat sati po kilogramu težine), a najoptimističnije pretpostavke govore kako bi se ovaj kapacitet u budućnosti mogao udvostručiti. Ukoliko se i trenutačne procjene kapaciteta litij-zračnih baterija pokažu istinitima (otprilike 13,500 Wh/kg), to bi značilo kako ćemo u budućnosti, u najgorem slučaju, imati baterije deset puta većeg kapaciteta od postojećih. Već vidimo osmjeh na licima vlasnika pametnih telefona (iako će ove baterije svoju praktičnu upotrebu najvjerojatnije pronaći u električnim automobilima i drugim većim potrošačima energije), no treba naglasiti kako se tehnologija litij-zračnih baterija još uvijek nalazi u relativno ranoj fazi. U bližoj budućnosti ipak ćete čitav dan bez punjenja baterije svog pametnog telefona još uvijek prijateljima prepričavati kao uspjeh nezapamćenih razmjera.
    znanost.geek.hr

    2
    Pročitano 1361 puta

    O nama

    Hrastović Inženjering d.o.o. od 2004. se razvija u specijaliziranu tvrtku za projektiranje i primjenu obnovljivih izvora energije. Osnova projektnog managementa održivog razvitka društva je povećanje energijske djelotvornosti klasičnih instalacija i zgrada te projektiranje novih hibridnih energijskih sustava sunčane arhitekture. Cijeli živi svijet pokreće i održava u postojanju stalni dotok Sunčeve energije, a primjenom transformacijskih tehnologija Sunce bi moglo zadovoljiti ukupne energetske potrebe društva.

    Kontakt info

    HRASTOVIĆ Inženjering d.o.o.
    Kralja Tomislava 82.
    31417 Piškorevci
    Hrvatska

    E-mail: info@hrastovic-inzenjering.hr
    Fax: 031-815-006
    Mobitel: 099-221-6503
    © HRASTOVIĆ Inženjering d.o.o. - design & hosting by Medialive