Vědci oživili technologii baterií vyvinutou Thomasem Edisonem, nikoli pro automobily, jak si kdysi představoval, ale pro stabilizaci zdrojů obnovitelné energie. Nový prototyp popsaný v časopise Small demonstruje nikl-železnou baterii, která se dobíjí během několika sekund a vydrží více než 30 let s více než 12 000 cykly každodenního používání.
Rané období elektřiny a Edisonova vize
Elektromobily nejsou moderní vynález. V roce 1900 počet elektrických hybridních automobilů ve Spojených státech převýšil benzinové modely. Edison sám patentoval olověnou automobilovou baterii v roce 1901, čímž téměř položil základy 20. století poháněné elektřinou. Vyšší cena a omezený dojezd (asi 48 kilometrů) však nakonec naklonily misky vah ve prospěch spalovacího motoru. Edisonovy následné snahy vyvinout nikl-železného nástupce nebyly nikdy zcela úspěšné.
Nová elektrárna na obnovitelné zdroje energie
Dnes, kdy změna klimatu pohání přechod k obnovitelné energii, se Edisonův opuštěný koncept těší oživení. Lithium-iontové baterie dominují trhu, ale nikl-železné baterie nabízejí výhody pro skladování energie v síti. Vědci z Kalifornské univerzity v Los Angeles (UCLA) zjistili, že tato technologie vyniká v prostředích, kde je rychlé nabíjení a odolnost rozhodující, jako jsou solární elektrárny a datová centra.
Biomimikry v nanoměřítku
Průlom je založen na bioinspirovaném přístupu. Tým vedený Maherem El-Kadi a Rickem Kanerem se inspiroval tím, jak se tvoří kosti a skořápky: proteiny řídí uspořádání minerálů, aby vytvořily silné, ale pružné struktury. Tento princip přizpůsobili pomocí proteinů pocházejících z odpadu z masného průmyslu, vyztužených oxidem grafenu, aby sloužily jako lešení pro atomy niklu a železa.
Proces zahrnuje zahřátí materiálu, aby se odstranil kyslík z oxidu grafenu, vložení kovových shluků do téměř 99% vzduchem naplněného aerogelu. Tím se dramaticky zvětší plocha, což umožňuje rychlejší nabíjení, vyšší účinnost a větší úložnou kapacitu. Jak vysvětluje El-Kadi, „téměř každý jednotlivý atom se může zúčastnit reakce“ na této nanoúrovni.
Kromě lithia: Udržitelná alternativa
Nová nikl-železná baterie zatím neodpovídá energetické hustotě lithium-iontových baterií pro vozidla. Ale jeho rychlé nabíjení, dlouhá životnost a použití bohatých materiálů – vyhýbání se kovům vzácných zemin – z něj dělají ideální zařízení pro stabilizaci sítí obnovitelné energie. Baterie může rychle absorbovat přebytečnou sluneční energii během dne a uvolňovat ji v noci nebo poskytovat záložní energii pro kritickou infrastrukturu.
Tato inovace je více než jen chemický experiment. Je to ukázka toho, že zapomenuté technologie mohou najít nový život v měnící se energetické krajině. Jednoduchost procesu – smíchání snadno dostupných přísad a aplikace tepla – naznačuje, že tato zapomenutá baterie bude brzy napájet udržitelnější budoucnost.
