Prototyp organické protonové baterie. Kredit: Uppsala Universitet.

Většina současných baterií, jako jsou například všudypřítomné dobíjitelné lithium-iontové baterie, je vyrobena z kovů. Ty kovy je nutné vytěžit a zpracovat, což obvykle značně zatěžuje životní prostředí. A s kovovými bateriemi je problém i po jejich využití. Představují odpad, s nímž není úplně jednoduché pořízení. Odborníci proto pracují na nových typech baterií, které by ve svých parametrech předčily ty stávající.

Uppsala Universitet, logo.

Christian Strietzel ze švédské Uppsala Universitet a jeho spolupracovníci vyvinuli nový typ experimentální protonové baterie, která je postavená z organických komponent. Díky tomu je mnohem vstřícnější vůči životnímu prostředí. Za zmínku jistě stojí i to, že tuhle baterii je možné dobít během pár minut, a také to, že funguje za velmi nízkých teplot.

Nová baterie je založená na chinonech, organických sloučeninách, které se často podílejí na energetických pochodech v živých organismech, jako je fotosyntéza nebo buněčné dýchání. Ve zmíněné baterii jsou elektrody vytvořené z pevných polymerů chinonů. Elektrody obklopuje kyselý roztok v roli elektrolytu. Baterie funguje podobně jak lithium-iontová baterie, jen se v ní pohybují vodíkové ionty, čili protony. Vzhledem k tomu se mluví o „protonové baterii“.

Organická baterie s chinony. Kredit: Strietzel et al. (2020), Angewandte Chemie.

Prozatím jde o baterii, s pouhými 60 mAh/g. Výhodou organické protonové baterie je její nízká toxicita a organická povaha, která se pojí s dobitím plné kapacity za 100 sekund. Dosavadní testy ukazují, že baterie vydrží 500 cyklů vybití a opětovného dobití, aniž by došlo k citelnému poklesu její kapacity. Díky použitému elektrolytu je baterie bezpečnější než obvykle a nemůže explodovat nebo vzplanout.

Jak upozorňuje Strietzel, výkon dnešních baterií obvykle nápadně klesá za nízkých teplot. Se svým týmem si ověřil, že organická protonová baterie si udrží kapacitu i další charakteristiky, i když teplota klesne na mínus 24 °C. Design baterie podle všeho funguje. Teď ještě bude nutné vyladit klíčové parametry baterie. Možná dojde i na výměnu použitých chinonů. Do praktického využití organické protonové baterie je nejspíš ještě daleko, ale nejspíš o jich ještě uslyšíme.

Literatura

Uppsala Universitet 1. 4. 2020.

Angewandte Chemie online 17. 3. 2020.