Bateritë e së ardhmes! Si mund të fuqizojnë pajisjet tona pambuku dhe uji i detit

Në Indi po përdoret uji i detit dhe pambuku për krijimin e baterive.

“Procesi i saktë është sekret, për të qenë i sinqertë,” thotë Inketsu Okina, shefi i inteligjencës në PJP Eye, firma japoneze që prodhoi baterinë. “Temperatura është sekrete dhe atmosfera është sekrete. Presioni është i fshehtë,” shprehet ai.

Okina thotë se kërkohet një temperaturë e lartë, mbi 3,000C dhe 1 kg pambuk jep 200 g karbon, me vetëm 2g të nevojshme për çdo bateri. Firma bleu një ngarkesë pambuku në vitin 2017 dhe ende nuk e ka përdorur të gjithën, thotë Okina.

Në bateritë e zhvilluara nga kompania, së bashku me studiuesit në Universitetin Kyushu në Fukuoka, Japoni, karboni përdoret për anodën, një nga dy elektrodat midis të cilave rrjedhin jonet, grimcat e ngarkuara në bateri. Jonet lëvizin në një drejtim, kur bateria është duke u ngarkuar dhe në drejtimin tjetër kur lëshon energji në një pajisje. Shumica e baterive përdorin grafit si anodë, por PJP Eye argumenton se qasja e tyre është më e qëndrueshme, pasi ato mund të bëjnë anoda duke përdorur pambuk të mbetur nga industria e tekstilit.

Me kërkesën e madhe për bateri që pritet në vitet e ardhshme, e nxitur nga rritja e automjeteve elektrike dhe sistemeve të mëdha të ruajtjes së energjisë, disa studiues dhe biznese po zhvillojnë alternativa të mundshme ndaj baterive të litiumit dhe grafitit që janë të zakonshme sot. Ashtu si PJP Eye, ata argumentojnë se ne mund të përdorim materiale shumë më të qëndrueshme dhe më të disponueshme për prodhimin e baterive.

Minierat e litiumit mund të kenë një ndikim të konsiderueshëm në mjedis. Nxjerrja e metalit kërkon sasi të mëdha uji dhe energjie, dhe procesi mund të lërë plagë të mëdha në peizazh. Litiumi i rikuperuar shpesh dërgohet në distanca të gjata nga vendi ku është nxjerrë për t’u rafinuar në vende të tilla si Kina. Grafiti, gjithashtu, minohet ose bëhet nga lëndë djegëse fosile, të cilat të dyja kanë gjithashtu ndikime negative mjedisore.

Nga uji i detit tek mbetjet biologjike dhe pigmentet natyrore, ekziston një listë e gjatë e alternativave të mundshme në natyrë që do të ishin shumë më të disponueshme, pjesa e vështirë është të provojë se secili prej tyre mund të konkurrojë realisht me llojet e baterive tashmë në treg, të cilat janë me sa duket kaq të domosdoshme në botën tonë të mbushur me vegla.

PJP Eye ofron gjithashtu mundësinë e përmirësimit të performancës së baterisë, si dhe për t’i bërë bateritë më të gjelbra. “Karboni ynë ka një sipërfaqe më të madhe se grafiti,” thotë Okina, duke përshkruar se si kimia e anodës në baterinë e tyre kambriane të vetme karboni lejon një bateri që karikohet shumë shpejt, deri në 10 herë më shpejt se bateritë ekzistuese me jon litium, pohon ai.

Katoda e baterisë është bërë nga një oksid “metali bazë”. Edhe pse Okina nuk do të zbulojë saktësisht se cilin, këto metale përfshijnë bakër, plumb, nikel dhe zink, të cilët janë më të lehtë dhe më pak reaktivë se metalet alkaline si litiumi. Kompania pretendon se po punon për një bateri me elektrodë të dyfishtë karboni, ku të dy elektrodat janë bërë nga karboni me bazë bimore. Teknologjia bazohet në hulumtimin e kryer nga studiuesit në Universitetin Kyushu, megjithëse bateria nuk pritet të jetë e disponueshme deri në vitin 2025.

Sipas disa studiuesve, pambuku mund të përdoret gjithashtu në vend të elektrolitit që lehtëson rrjedhën e joneve midis katodës dhe anodës, duke krijuar potencialisht bateri më të qëndrueshme, në gjendje të ngurtë sesa ato aktualisht të disponueshme.

Por disa shohin burime edhe më të mëdha, potencialisht të pashtershme, të energjisë atje në natyrë. Oqeanet e mëdha të botës përfaqësojnë një depo “praktikisht të pakufizuar” të materialit për bateri, argumenton Stefano Passerini, zëvendësdrejtor i Institutit Helmholtz Ulm në Gjermani.

Ai dhe kolegët përshkruan dizajnin e tyre për një bateri që transferon jonet e natriumit nga uji i detit, në mënyrë që të krijojë një rezervë të natriumit metalik, në një punim të botuar në maj 2022.

Uji i detit këtu vepron si katodë, ose si elektrodë e ngarkuar pozitivisht. Por nuk ka anodë sepse natriumi nuk ngarkohet negativisht, ai thjesht grumbullohet në një formë neutrale. Passerini thotë se energjia e tepërt e erës ose diellit mund të përdoret për të grumbulluar natriumin, i cili mund të qëndrojë aty derisa të kërkohet.

“Kur keni nevojë për energji, mund ta ndryshoni procesin dhe të gjeneroni energji elektrike”, shpjegon ai, duke përshkruar se si metali thjesht do të kthehej në oqean.

Megjithatë, ka sfida me këtë. Natriumi, si litiumi raeagon energjikisht kur bie në kontakt me ujin. “Do të merrni një shpërthim. Prandaj, është jetike të sigurohet që uji i detit të mos rrjedhë në rezervuarin e natriumit, përndryshe, sepse mund të pasojë katastrofa”, thotë Passerini.

Pra, disa studiues po kërkojnë një material që gjendet natyrshëm në kockat dhe dhëmbët tanë, ndër shumë vende të tjera, si një alternativë më të sigurt për katodat, kalciumin. Për shembull, mund të kombinohet me silikon, i cili do të ndihmonte transportin e joneve të kalciumit, në një bateri të ardhshme.

Lista e materialeve që mund t’u japin baterive të ardhshme fuqinë e tyre bëhet më e çuditshme. George John në Universitetin e Qytetit të Nju Jorkut dhe kolegët e tij kanë hetuar prej kohësh potencialin e kinoneve, pigmenteve biologjike që gjenden në bimë dhe organizma të tjerë, për të vepruar si elektroda në bateri. Ata madje kanë pasur rezultate premtuese me një molekulë që rrjedh nga kënaja, boja e tatuazhit që vjen nga Laësonia inermis, pema e kënasë.

“Kjo është ëndrra jonë,” thotë John. “Ne duam të bëjmë një bateri të qëndrueshme.”

Një nga pengesat, vëren ai, është se molekula natyrale e kënasë është shumë e tretshme. Kur përdoret si katodë, ajo gradualisht shpërndahet në një elektrolit të lëngët. Por duke kombinuar katër molekula këna së bashku dhe duke shtuar litium, John shpjegon se ata ishin në gjendje të bënin një material të riciklueshëm me një strukturë kristalore që është shumë më e qëndrueshme.

“Për shkak se kristaliniteti rritet, tretshmëria zvogëlohet”, shpjegon ai.

Arena e Lajmit