Čo majú spoločné recyklované sklo a mobilný telefón? Donedávna vôbec nič. Až kým výskumníci z Kalifornie neprišli s kúzlom jeho premeny na batériu.
Tým výskumníkov z Technickej fakulty Kalifornskej univerzity v Riverside prišiel na to, ako možno využiť vyhodené sklenené fľaše a pomocou nenákladných chemických procesov z nich vyrobiť nano kremíkové anódy pre vysoko výkonné lítium – iónové batérie. Batérie budú napájať elektrické vozidlá a predĺžia ich výdrž. Dodajú tiež viac energie, pri kratšom nabíjaní, rôznym elektronickým zariadeniam, ktoré bežne používame, ako mobilné telefóny či notebooky.
Výhodou kremíkových anód oproti bežným grafitovým anódam v batériách je, že dokážu uchovať 10 krát viac energie. Nevýhodou je však nestálosť kremíka pri procese nabíjania a vybíjania. Tento problém sa vedcom podarilo zredukovať zmenšením kremíka na nano veľkosť. Kombináciou prebytočného oxidu kremičitého v pomerne čistej forme a chemických procesov sa vedcom podarilo vyrobiť batériu, ktorá uchová 4 krát viac energie ako batérie s grafitovými anódami. Sklenené fľaše sú práve zdrojom kremíkových nano častíc nových lítium – iónových batérií.
Výrobný proces anódy novej generácie pozostáva z troch krokov. Najskôr je potrebné rozdrviť a zbrúsiť sklo na kremíkový prášok, respektíve oxid kremičitý, ten sa následne megnéziotermickou redukciou transformuje na kremík s nanoštruktúrou. V poslednom kroku sa tento kremík pokrýva uhlíkom, aby sa zvýšila jeho stabilita a schopnosť uchovávať energiu. Jedna sklenená fľaša je pritom zdrojom dostatočného množstva nano kremíkových častíc napríklad na výrobu stoviek gombíkových lítium – iónových batérii.
Nejde o prvý výskum kremíkových anód v batériách. Vedci po celom svete sa už niekoľko rokov zaoberajú nedostatočnou kapacitou prenosných elektronických zariadení aj elektromobilov a snažia sa zdokonaliť technológie výroby lítium – iónových batérii. Zameriavajú sa pritom na tie, ktoré pracujú s materiálmi priateľskými k životnému prostrediu. Predchádzajúce výskumy sa sústredili napríklad na vývoj a testovanie anód z húb portobello, z piesku alebo z kremeliny ( na fosílie bohatá pôda, zdroj rastlinného kremíka). Až kremík z fliaš sa však ukázal ako najvhodnejší kandidát pre novú generáciu batérií.
Štúdia, ktorá bližšie pojednáva o tomto výskume je voľne dostupná na stránke vedeckého časopisu Scientific Reports – https://www.nature.com/articles/s41598-017-01086-8 .
Zdroj:
newatlas.com
ucrtoday.ucr.edu
Titulná foto: pxhere.com
