Jedan od najvećih izazova za hvatanjem zelene sunčeve energije je mogućnost skladištenja te energije za upotrebu u vremenima kada sunce nije dostupno. Iako su se troškovi sakupljanja sunčeve energije posljednjih godina znatno snizili, troškovi pohrane te energije putem baterija i drugih metoda i dalje su problematični. Istraživači iz Cornella istražuju jeftine materijale kako bi stvorili punjive baterije, s kojima bi pohranu energije učinili znatno pristupačnijom.
Tim vjeruje da bi njihovo otkriće moglo pružiti sigurniju i ekološki prihvatljiviju alternativu litij-ionskim baterijama koje trenutno dominiraju tržištem baterija. Litij-ionske baterije imaju nekoliko problema, prvi je da se sporo pune, a podložne su i samozapaljenju ako se probuše ili oštete. U svojim najnovijim istraživanjima znanstvenici koriste aluminij i cink za stvaranje nove baterije.
Istraživači kažu da je jedna od zanimljivih karakteristika njihove baterije da ima samo dva elementa koja se koriste za anodu i katodu. Ti su elementi aluminij i ugljik. Oba su jeftina i ekološki prihvatljivi. Baterije imaju dug životni ciklus, a kada je znanstveni tim izračunao troškove skladištenja energije, dobio je iznenađujuće rezultate, što je duži vijek trajanja baterije, to su se značajnije smanjili troškovi za pohranu.
Jedna od glavnih prednosti upotrebe aluminija je u tome što je riječ o rasprostranjenom i lako dostupnom materijalu koji ima veliki kapacitet za pohranu energije u usporedbi s mnogim drugim metalima. Izazov je taj što je aluminij teško integrirati u baterijsku elektrodu. Najveći problem je u tome što aluminij kemijski reagira sa staklenim vlaknima, kao separatorom koji fizički dijeli anodu i katodu, što dovodi do kratkog spoja i kvara na bateriji.
Istraživači iz Cornella pozabavili su se tim pitanjem dizajnirajući supstrat od isprepletenih ugljičnih vlakana koja tvore čvršću kemijsku vezu s aluminijom. Dok se baterija puni, aluminij se taloži u strukturi ugljika, kovalentnom vezom. Tehnika zahtijeva trodimenzionalnu arhitekturu baterije, gdje stvara dublji i konzistentniji sloj aluminija s mogućnošću finog upravljanja. Istraživači su također primjetili da se njihove aluminijske anodne baterije mogu reverzibilno puniti i isprazniti više puta od ostalih aluminijskih punjivih baterija u stvarnim radnim uvjetima.
Piše: D.Z.
