Кровь пауков для электромобилей

0

Будь то электромобили или стационарные накопители альтернативной энергии: пока неясно, какая именно технология производства аккумуляторов окажется лучшей в будущем.

Бесспорным лидером рынка уже несколько лет являются литий-ионные аккумуляторы, однако ученые давно ищут альтернативы, пишет швейцарское издание Tages-Anzeiger (перевод inopressa.ru).
По прогнозу Международного энергетического агентства, к 2025 году количество электромобилей в мире увеличится с 2 до 70 млн. Правительство Китая хочет, чтобы к 2020 году 12 процентов всех автомобилей страны работали на электродвигателях – это составит уже более 30 млн. электромобилей. К тому же о желании попрощаться в будущем с бензиновыми и дизельными двигателями объявили Индия, некоторые страны Европы и других частей света. То, что такую революцию можно будет осуществить только с помощью литий-ионных аккумуляторов, более чем сомнительно.
По словам Максимилиана Фихтнера, заместителя директора Института Гельмгольца в Ульме, “технология литий-ионных аккумуляторов исчерпала свой потенциал”. За последние 20 лет добыча кобальта (оксиды кобальта используются в качестве катодного материала для литий-ионных аккумуляторов) увеличилась в пять раз, этот элемент необходим и для производства стали. Если его продолжат добывать в таких же темпах, кобальт за пару десятилетий может оказаться в дефиците. Если сильно возрастет количество электромобилей, примерно в 10 раз увеличится и добыча лития.
Поэтому ученые сегодня ищут материалы для эры после лития. Основой для них могут стать такие элементы, как натрий, магний, алюминий или кальций. Среди всех вариантов наиболее перспективными, очевидно, являются натрий-ионные аккумуляторы. Вместо лития в таких аккумуляторах выступает натрий, а в катодах не используется кобальт. Натрий-ионные аккумуляторы обладают высокой эффективностью, а источниками натрия для их производства являются морская вода и подземные соляные залежи.
Чтобы повысить мощность натрий-ионных аккумуляторов, исследователи Института Гельмгольца придумали неожиданный способ: использовать вещества, содержащиеся в крови пауков, а также биоотходы. Электроды из органических веществ несут в себе много преимуществ: теоретически хорошая удельная энергоемкость, простая переработка, безопасность, надежность и небольшая стоимость. Это по сути чудо-материал.
Ученые надеются, что органические электроды в будущем значительно сократят время зарядки аккумуляторов, повысят их мощность и при этом будут сохранять стабильность после тысяч циклов зарядки. Кандидатом для использования в органических электродах натрий-ионных аккумуляторов является молекула порфирина. В природе он встречается в хлорофилле, крови и витамине B12. Соединение порфирина и меди содержится в голубой крови ракообразных и пауков.
Другая инновация ученых основывается на биоотходах: яблоки, початки кукурузы и скорлупа арахиса подвергаются термической обработке при высоких температурах, сушатся и измельчаются. Получаемым порошкообразным продуктом, который содержит преимущественно углерод, можно покрывать отрицательный полюс аккумулятора. Наиболее эффективной в этом смысле является, по словам Фихтнера, скорлупа арахиса.
Идей у ученых в любом случае хватает. Однако химики, например, Филипп Адельхельм из Йенского университета, советуют не радоваться слишком сильно: хотя для создания новых аккумуляторов идей существует в избытке, многие из них зачастую являются лишь бесплодными рассуждениями. Многие новые материалы еще долго не достигнут низкой стоимости проверенных временем литий-ионных аккумуляторов.

Поделиться.

Комментарии закрыты