Naukowcy wskrzesili technologię akumulatorów opracowaną przez Thomasa Edisona nie do samochodów, jak kiedyś przewidywał, ale do stabilizacji źródeł energii odnawialnej. Nowy prototyp, opisany w magazynie Small, przedstawia akumulator niklowo-żelazny, który ładuje się w ciągu kilku sekund i który wytrzymuje ponad 30 lat przy ponad 12 000 cykli codziennego użytkowania.
Wczesna era elektryczności i wizja Edisona
Samochody elektryczne nie są nowoczesnym wynalazkiem. Do 1900 roku w Stanach Zjednoczonych liczba elektrycznych samochodów hybrydowych przewyższała liczbę modeli benzynowych. Sam Edison opatentował kwasowo-ołowiowy akumulator samochodowy w 1901 roku, kładąc tym samym podwaliny pod XX wiek zasilany energią elektryczną. Jednak wyższy koszt i ograniczony zasięg (około 48 kilometrów) ostatecznie przechyliły szalę na korzyść silnika spalinowego. Późniejsze wysiłki Edisona mające na celu opracowanie następcy niklowo-żelazowego nigdy nie zakończyły się pełnym sukcesem.
Nowa elektrownia na energię odnawialną
Dziś, gdy zmiany klimatyczne napędzają przejście na energię odnawialną, porzucona koncepcja Edisona przeżywa renesans. Na rynku dominują akumulatory litowo-jonowe, ale akumulatory niklowo-żelazne oferują korzyści w zakresie magazynowania energii na skalę sieciową. Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles (UCLA) odkryli, że technologia ta sprawdza się doskonale w środowiskach, w których szybkie ładowanie i trwałość mają kluczowe znaczenie, takich jak elektrownie słoneczne i centra danych.
Biomimikra w nanoskali
Przełom opiera się na podejściu inspirowanym biologią. Zespół kierowany przez Mahera El-Kadiego i Ricka Kanera zainspirował się sposobem formowania kości i muszli: białka kierują układem minerałów, tworząc mocne, ale elastyczne struktury. Zaadaptowali tę zasadę, wykorzystując białka pochodzące z odpadów przemysłu mięsnego, wzmocnione tlenkiem grafenu, które służyły jako rusztowanie dla atomów niklu i żelaza.
Proces polega na podgrzaniu materiału w celu usunięcia tlenu z tlenku grafenu i osadzeniu klastrów metali w aerożelu wypełnionym w prawie 99% powietrzem. To radykalnie zwiększa powierzchnię, umożliwiając szybsze ładowanie, wyższą wydajność i większą pojemność. Jak wyjaśnia El-Kadi, „prawie każdy pojedynczy atom może brać udział w reakcji” na poziomie nanoskali.
Poza litem: zrównoważona alternatywa
Nowy akumulator niklowo-żelazny nie dorównuje jeszcze gęstością energii litowo-jonowej stosowanej w pojazdach. Jednak szybkie ładowanie, długa żywotność i wykorzystanie obfitych materiałów – unikanie metali ziem rzadkich – czynią go idealnym do stabilizacji sieci energii odnawialnej. Bateria może szybko pochłonąć nadmiar energii słonecznej w ciągu dnia i oddać ją w nocy lub zapewnić zasilanie awaryjne infrastruktury krytycznej.
Ta innowacja to coś więcej niż tylko eksperyment chemiczny. To dowód na to, że zapomniane technologie mogą odnaleźć nowe życie w zmieniającym się krajobrazie energetycznym. Prostota procesu — mieszanie łatwo dostępnych składników i podgrzewanie — sugeruje, że ta zapomniana bateria wkrótce zasili bardziej zrównoważoną przyszłość.
