Научници са Универзитета у Сарију направили су значајан помак у развоју еколошки прихватљивих батерија, развивши систем који не само да складишти више енергије, већ потенцијално може помоћи у смањењу емисије штетних гасова.
Ове литијум–CO₂ „дисајуће“ батерије производе електричну енергију док истовремено апсорбују угљен-диоксид, што их чини одрживијом алтернативом која би у будућности могла надмашити конвенционалне литијум-јонске батерије.
Проблеми старих батерија и ново решење
Раније су литијум–CO₂ батерије имале озбиљне проблеме са ефикасношћу – брзо су се трошиле, било их је тешко пунити и ослањале су се на скупе и ретке материјале попут платине. Истраживачи са Универзитета у Сарију решили су ове проблеме увођењем јефтиног катализатора званог цезијум фосфомолибдат (CPM).
Комбинацијом компјутерског моделовања и лабораторијских тестова открили су да ова једноставна промена омогућава батеријама да складиште знатно више енергије, захтевају много мање снаге за пуњење и могу поуздано да раде дуже од 100 циклуса.
Потенцијални утицај на емисије и истраживање свемира
Истраживање објављено у часопису Advanced Science представља охрабрујући корак ка примени у стварном свету. Ако ова технологија дође на тржиште, могла би да помогне у смањењу емисије гасова из возила и индустријских постројења. Научници такође верују да би се ове батерије могле користити и на Марсу, где атмосфера садржи 95% угљен-диоксида.
Изјава водећег истраживача
Др Сидарт Гадкари, предавач хемијског инжењерства процеса на Универзитету у Сарију и један од главних аутора студије, изјавио је:
„Постоји све већа потреба за решењима за складиштење енергије која подржавају наш прелаз ка обновљивим изворима енергије, а уједно се боре и против климатских промена. Наш рад на литијум–CO₂ батеријама би могао бити прекретница у остваривању тог циља.“
Он је додао:
„Један од највећих изазова са овим батеријама је такозвани ‘оверпотенцијал’ – додатна енергија која је потребна да би се хемијска реакција уопште покренула. То можете замислити као вожњу бицикла узбрдо пре него што можете да се опустите у вожњи низбрдо. Показали смо да CPM поравнава ту ‘брдо’, што значи да батерија губи далеко мање енергије током сваког циклуса пуњења и пражњења.“
Стабилна хемија потврђена тестирањем
Како би разумели зашто CPM делује тако добро, тимови са Школе хемије и хемијског инжењерства, као и из Напредног технолошког института, применили су два приступа. Прво су демонтирали батерију након више циклуса пуњења и пражњења како би проучили хемијске промене унутар ње.
Ови „постмортем“ тестови су показали да се литијум-карбонат – једињење које настаје апсорпцијом CO₂ – може поуздано стварати и уклањати, што је од суштинског значаја за дуготрајну употребу батерије.
Симулације показале како CPM делује
Затим су се окренули компјутерском моделовању уз помоћ методе познате као теорија функционала густине (DFT), која омогућава истраживање како се хемијске реакције одвијају на површини материјала. Резултати су показали да стабилна и порозна структура CPM-а пружа идеалну подлогу за кључне хемијске реакције.
Др Даниел Командеур, истраживач на Универзитету у Сарију и један од аутора студије, истакао је:
„Оно што је узбудљиво у вези са овим открићем јесте комбинација добрих перформанси и једноставности. Показали смо да је могуће направити ефикасне литијум–CO₂ батерије користећи приступачне и лако доступне материјале – без потребе за ретким металима. Наши резултати такође отварају могућност за пројектовање још бољих катализатора у будућности.“
Пут ка практичним решењима за складиштење чисте енергије
Ово откриће отвара нове могућности за развој још бољих, јефтинијих и једноставнијих материјала за батерије. Уз даља истраживања о интеракцији између катализатора, електрода и електролита, литијум–CO₂ батерије би могле постати практично и широкораспрострањено решење за складиштење чисте енергије и смањење угљен-диоксида у атмосфери.
