Kiedy mówimy o akumulatorach, na myśl przychodzą jako pierwsze baterie litowo-jonowe, które zasilają dosłownie wszystko, co nas otacza. Oczywiście, skład ogniwa chemicznego można modyfikować, nadając mu odmiennych właściwości, ale u podstaw to zawsze elektrody (katoda i anoda), elektrolit oraz separator.
Czytaj też: Wystarczy 5 minut ładowania i jedziesz, gdzie chcesz. Ten akumulator zwiastuje nową erę
Naukowcy z École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) postanowili przemyśleć koncept magazynowania energii na nowo. W odróżnieniu od standardowych baterii litowo-jonowych, które wymagają cennych i coraz trudniej dostępnych metali, nowa konstrukcja bazuje wyłącznie na wodzie i glinie, minimalizując koszty oraz ślad ekologiczny. W tej nowoczesnej baterii elektrolit z wodą zamkniętą jest między warstwami gliny, co sprawia, że jest odporna na wysokie temperatury i nie grozi wyciekiem toksycznych substancji, nawet w ekstremalnych warunkach. Szczegóły opisano w pracy umieszczonej na serwerze preprintów arXiv.
Ten akumulator jest niesamowity – tylko glina i woda
Misje kosmiczne stawiają na zaawansowane technologie, które mogą funkcjonować w surowych warunkach bez konieczności częstej konserwacji. Mars, choć bogaty w tlenek żelaza (nadający mu charakterystyczny czerwony kolor), jest ubogi w minerały potrzebne do produkcji konwencjonalnych ogniw, takich jak lit czy kobalt. Dlatego też nowy typ baterii, który do działania potrzebuje jedynie wody i gliny – zasobów potencjalnie dostępnych lub możliwych do wyprodukowania na Marsie – mógłby znacząco wspierać przyszłe kolonie.
Czytaj też: Jak EALNF zmieni przemysł akumulatorowy? Oto innowacyjna metoda wydobycia litu
Technologia ta stanowiłaby cenny element infrastruktury energetycznej kolonii marsjańskiej, umożliwiając zasilanie nie tylko pojazdów eksploracyjnych, ale również sprzętu podtrzymującego życie i systemów komunikacji. Warto zauważyć, że NASA i ESA od lat pracują nad technologiami przetwarzania marsjańskich zasobów, by tworzyć lokalne systemy podtrzymania życia oraz energii na miejscu, co zmniejszałoby koszty transportu materiałów z Ziemi.
Zwykle akumulatory są zbudowane z roztworu soli litu, który jest umieszczony wokół dwóch elektrod – jedna z ładunkiem ujemnym, a druga dodatnim. Jednak to nowe ogniwo zostało zaprojektowane przy użyciu dwóch elektrod wykonanych z grafenu, które następnie umieszczono w roztworze wody i gliny. Prawdziwą sztuczką nowego akumulatora jest sposób jego wykonania. Warstwy gliny są pełne małych, mikroskopijnych kanalików, które według naukowców mają grubość zaledwie około nanometra. Gdy te kanaliki zostaną wypełnione oczyszczoną wodą, ciecz zachowuje się zaskakująco.
Woda w takich okolicznościach zasadniczo staje się “płynem roboczym”, co umożliwia utworzenie separacji między przeciwnymi ładunkami, gdy cząsteczki przemieszczają się między dwiema elektrodami. To właśnie umożliwia baterii faktyczne magazynowanie energii.
Innowacyjny akumulator był w stanie wytworzyć do 1,6 V energii, a następnie został naładowany i całkowicie rozładowany przez łącznie 60 000 cykli bez utraty wydajności. To bardzo imponujące, zwłaszcza w przypadku baterii wykonanej z niczego więcej niż gliny i wody.
Innowacja ta może mieć duży wpływ na rozwój energii odnawialnej, ponieważ jej ekologiczne właściwości idealnie wpisują się w globalny trend dekarbonizacji. Bateria mogłaby z powodzeniem zasilać systemy energetyczne na Ziemi, ale równie dobrze może znaleźć zastosowanie na Marsie, gdzie dostęp do konwencjonalnych materiałów akumulatorowych jest ograniczony. Grupa naukowców przeprowadziła już analizę rodzajów gliny, która prawdopodobnie występują na Marsie, i znalazła kilka wykonalnych opcji, które pasowałyby do projektu.