Pašreizējās enerģētiskās krīzes apstākļos mobilitātes nozares elektrifikācija ir ļoti svarīgs solis, jo tā arī veicina vides aizsardzību, samazinot siltumnīcefekta gāzu emisijas. Tomēr pastāv problēma — enerģijas uzglabāšana, kam ir tikai viens risinājums: litijs baterijas. Bet šis izgudrojums sola to aizstāt un ir radīts zinātnieku grupas, kas tur nākotni savās rokās.
Litijs, ko izmanto elektromobiļu akumulatoros
Tas ir metāls ar izcilām īpašībām, kas ir noteikušas tā plašo izmantošanu, jo īpaši elektromobiļu akumulatoru ražošanā. Starp tā īpašībām ir augsta reaktivitāte, mazs svars un ļoti augsta enerģijas blīvums, kas ļauj elementiem, kuru sastāvā tas ir, ļoti efektīvi uzglabāt un atbrīvot enerģiju, ja nepieciešams.
Šo iemeslu dēļ tas ir kļuvis par galveno resursu enerģētikas pārejai uz ilgtspējīgu mobilitāti, kas pašlaik ir ļoti pieprasīta. Tomēr, neskatoties uz visām šīm priekšrocībām, tam ir viens trūkums: tā ieguves process stipri piesārņo vidi. Bet tagad ir ierosināts izmantot citus materiālus, kas to aizstāj efektīvāk.
Jauna enerģijas uzglabāšanas tehnoloģija elektromobiļiem
Zinātnieku grupa no Indijas Dabaszinātņu izglītības un pētniecības institūta Tiruvannantapuramā un Beilora un Raisa universitātēm ir izstrādājusi jaunu tehnoloģiju, kas balstās uz nātrija un kālija disku un konusa formas struktūrām, kas pielāgojas baterijām, lai palielinātu to efektivitāti un ilgmūžību, kā arī to drošo uzglabāšanas kapacitāti.
Sāksim ar grafītu, kas, neskatoties uz to, ka ir ļoti stabils un izolējošs materiāls (to augsti vērtē kā cietā un mīkstā oglekļa aizvietotāju, tāpēc saka, ka Spānija pašlaik pieļauj lielu kļūdu ), ir galvenā sastāvdaļa litija bateriju konstrukcijā, bet tas ir bezjēdzīgi, ja runa ir par kālija vai nātrija atomu uzglabāšanu, jo tie ir lielāki par litija atomiem un tādējādi neietilpst to slāņos.
Tāpēc to nevar izmantot šajās baterijās, kamēr nātrija un kālija atomi ir savā sākotnējā formā. Tāpēc pētījumā tika ierosināts mainīt mikrostruktūru formu uz citām, izliektām, piemēram, diskiem un konusiem, kas ļautu tos stabili ievietot grafīta slāņos bez nepieciešamības pēc ķīmiskas leģēšanas. Laboratorijas testos iegūtie rezultāti izrādījās izcili.
Šīs struktūras parādīja uzglabāšanas jaudu 230 mAh/g tikai ar nātrija . Pēc 2000 ātrās uzlādes cikliem tās parādīja akumulatora jaudu 151 mAh/g, kas ir gandrīz divas reizes vairāk nekā lietojot litiju. Kodolmagnētiskā rezonanse ļāva secināt, ka joni pārvietojās materiāla iekšienē, to nesabojājot. Tas parādīja, ka nātrija var darboties tīrā oglekļa vidē .
Ražošanas mērogojamība ar zemu ietekmi uz vidi
Nātrija un kālija ir divi materiāli, kas ir plaši sastopami dabā un ļoti lēti, kas samazina ražošanas izmaksas, turpretim litija gadījumā ir tieši pretēji. Šīs īpašības padara ražošanas procesu ļoti mērogojamu . Turklāt to iegūšana nerada vides piesārņojumu, kas ļauj izvairīties no ekoloģiskām problēmām.
Galu galā litija izmantošana akumulatoru ražošanā (lai gan tiek teikts, ka nākotne pieder nevis šim materiālam, bet gan šai melnajai “zobu pastai” ) tiks pārtraukta, jo, neskatoties uz savām priekšrocībām, tas ir ļoti dārgs, un tā ieguve stipri piesārņo vidi. Ar šo jauno metodi var izgatavot nātrija un kālija baterijas, pielāgojot to molekulu formas grafīta slāņiem.
