Kdo chce praktickou energii bez drátů, tak stále ještě potřebuje baterie. Naděje se dnes vkládají například do zinkových baterií. Nabíjitelné zinko-kovové baterie by mohly přispět k řešení problémů s ukládáním energie v rozvodných sítích. Jejich použití ale omezují některé problémy, například tvorba zinkových dendritů, nebezpečných vláken, která vznikají v baterii a ohrožují její provoz i bezpečnost.
Liangbing Hu, šéf Center for Materials Innovation na americké University of Maryland, vedl tým odborníků, kteří vymysleli nový typ výkonných zinko-kovových baterií, jejichž gelový elektrolyt tvoří chitosan a zinek. Podle Hua v dnešní době vyrábíme ohromné množství baterií, které zatěžují životní prostředí, jak při výrobě, tak i po použití.
To je výborná příležitost pro chitosan, čili derivát chitinu. V přírodě se tyhle látky vyskytují leckde. Přímo pod nosem ale máme ohromný zdroj chitosanu, v podobě odpadu ze zpracovaných či snězených korýšů. Použité zinko-kovové baterie s chitosanovým elektrolytem, nejsou pro životní prostředí příliš velkým problémem. Klasické elektrolyty lithiových baterií přitom obvykle obsahují hořlavé či žíravé látky.
Chitosanový elektrolyt rozloží mikrobi zhruba za 5 měsíců. Použití zinku navíc zaručuje, že takové baterie jsou vysoce recyklovatelné. Zinek je v zemské kůře běžnější než například lithium. Není divu, že pokročilé zinko-kovové baterie jsou levnější a bezpečnější než řady soudobých baterií.
Výhodou zinko-kovových baterií s chitosanem je i to, že mají lepší parametry než ty předešlé. Experimenty s prototypem „krabí“ baterie ukázaly, že si po 1 000 cykles vybití a opětovného nabití udržují účinnost 99,7 procent. Dnešní zinkové baterie přitom bývají považovány za výjimečné, pokud se jich účinnost pohybuje 70-75 procent. Vysoká účinnost a slušná hustota uložené energie 50 mAh na centimetr čtvereční je přitom dobrým argumentem pro využití takové baterie v rozvodných sítích. Hu s kolegy chtějí vývoj baterie ještě dotáhnout a zajistit, aby všechny její komponenty byly biologicky rozložitelné.
Literatura
Experimentální chlórová baterie pojme mnohem více energie než Li-Ion
Autor: Stanislav Mihulka (30.08.2021)
Natron spustí masovou výrobu revolučních sodík-iontových baterií
Autor: Stanislav Mihulka (17.05.2022)
Nová lithium-sírová baterie funguje v úctyhodném rozmezí teplot
Autor: Stanislav Mihulka (05.07.2022)
Diskuze:
Jednotky
Zdenek Mazanec,2022-09-06 09:19:27
"slušná hustota uložené energie 50 mAh na centimetr čtvereční" ... není náhodou hustota veličiny něco jako veličina k OBJEMU v jakém je ukryta?
Pokud ano a má to být 50mAh na centimetr krychlový, tak to zas tak úžasná hodnota není.
Re: Jednotky
Josef Hrncirik,2022-09-06 09:33:29
Jsou to placatí výzkumníci na baterky zanedbatelné tloušťky. Zatím se jim nepodařilo změřit napětí baterky, ani zjistit složení elektrolytu a reakci nezinkové elektrody.
Účinnost 99,7 dosahuje I. Kirchhoffův zákon jen na necejchovaných přístrojích.
Re: Jednotky
Vojta Ondříček,2022-09-07 06:03:30
Pan Hrncirik to zmínil už přede mnou.
Opakováním se člověk učí.
Energie má jednotku Ws, nebo Wh (Watt sekunda, či Watt hodina)
Elektrický náboj má jednotku As (Ampér sekunda). Příkladem nám může být elektrický výboj mraku, vulgo zvaný "blesk" o hodnotě třeba 1 kAs.
No a co se týče ukládání energie na jednotku hmotnosti, tak vede Li-Ion se svými 100Wh/kg, což se dá zapsat i 100mWh/g. Jestli má takový akumulátor hustotu 3g/cm krychlový, tak se dostaneme s Li-Ionem na 300mWh/cm krychle.
U stationárních akumulátorů je váha a objem sekundárním kriteriem a naopak životnost a účinnost primárním.
Přičemž je účinnost 99,7% zřejmě tzv. coulombova (elektrický náboj [As]), energetická účinnost však závisí na intenzitě nabíjejícího a vybíjejícího proudu, v praxi je tedy i pod 90%.
Re:
Josef Hrncirik,2022-09-10 22:04:36
"Batteries Made From Crabs And Lobsters Could Be The Future Of Renewable Energy".
"It's very good news, assuming you're not a crustacean".
Je to dobrý nápad, i když jste krunýřovec. Musíte si ale článek zakoupit. Nekupujte to, kromě zmatků tam nic není. Ze shrnutí je jasné jen, že:
In this work, we demonstrate a Zn-coordinated chitosan (chitosan-Zn) electrolyte for high-performance Zn-metal batteries. The chitosan-Zn electrolyte exhibits high mechanical strength, Zn2+ conductivity, and water bonding capability. Using the chitosan-Zn electrolyte, the Zn anode shows exceptional cycling stability and rate performance, with a high Coulombic efficiency of 99.7% and >1,000 cycles at 50 mA cm−2. The full batteries show excellent high-rate performance (up to 20C, 40 mA cm−2) and long-term cycling stability (>400 cycles at 2C). Furthermore, the chitosan-Zn electrolyte is non-flammable and biodegradable.
V grafickém abstraktu se chlubí, že článek dodá 10 A.h/cm2 při 50 mA/cm2. V souhrnu píší:"The full batteries show excellent high-rate performance (up to 20C, 40 mA cm−2) and long-term cycling stability (>400 cycles at 2C). "Aby se v tom prase vyznalo". Nelze se divit, kdyby z toho Queen Mary v Marylandu trefil šlak. Vybíjecí či nabíjecí režim např. 1C, značí, že plná kapacita je nabita či vybita během 1 hod, tj. 3600 s. ("... up to 20C, 40 mA cm−2"... ) potom nutně dá kapacitu jen 2 mA.h/cm2 ve sporu s grafickým abstraktem, že článek dodá 10 A.h/cm2 při 50 mA/cm2. Navíc by to znamenalo, že Zn anoda i z kompaktního Zn plechu by musela mít tl. min. 1 mmm + elektrotyt + krabi + sereparátor + neznámí cat hoda + krabice, daleko široko překonavše neviditelnou bájnou HE3DA.
Detektivnš lze nalézt, že batherie má cat hodu z PBQS (polybenzochinonyl)sulfidu
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
