Bateria z kawałka drewna

drewniana_bateria

Bateria z drewna. Bynajmniej nie jest to żart. A cienki skrawek drewna pokryty cyną może stać się małą, wydajną, przyjazną środowisku baterią o bardzo dużej żywotności.

Brzmi zachęcająco, jednak nie należy tego próbować w domu, głównie ze względu na rozmiary podzespołów co staje się niewykonalne w domowym zaciszu. Albowiem elementy składowe baterii testowane przez naukowców z University of Maryland, są tysiące razy cieńsze od kartki papieru.

Zastosowanie sodu zamiast litu, stosowanego dotychczas w tradycyjnych bateriach wielokrotnego użytku, czyni baterię przyjazną środowisku naturalnemu. Sód nie przechowuje energii tak efektywnie jak lit, dlatego nie będzie nam dane używać „drewnianych” baterii w smartfonach, jednakże niski koszt oraz powszechne i proste materiały tworzą idealny magazyn ogromnych ilości np. energii słonecznej z farm fotowoltaicznych.

Obecnie produkowane baterie są wykonywane na sztywnym podłożu, dlatego też wykazują znaczną kruchość oraz niską wytrzymałość przeciwko rozszerzaniu i kurczeniu się zmagazynowanego elektrolitu podczas jego ładowania i rozładowywania. Liangbing Hu oraz Teng Li wraz z zespołem badaczy, stwierdzili że włókna drewna są wystarczająco elastyczne aby umożliwić baterii sodowo-jonowej znacznie więcej niż 400 cyklów ładowania, co umiejscawia je pośród nanobaterii o największej żywotności.

„Inspiracja do naszego pomysłu przyszła dosłownie z drzew” powiedział Hu, adiunkt inżynierii materiałowej. „Włókna drzewne, stanowiące budulec drzew zawierają bogatą w minerały wodę, dlatego idealnie nadają się do magazynowania ciekłego elektrolitu co tworzy z nich nie tylko element bazowy ale również aktywną część baterii.”

Główny autor pomysłu Hongli Zhu oraz inni członkowie zespołu zaobserwowali że po ładowaniu i rozładowaniu baterii setki razy, drewno nieco się pomarszczyło ale wymiary pozostały nienaruszone, co w przypadku baterii litowo-jonowych objawia się ich puchnięciem. Modelowanie komputerowe pozwoliło stwierdzić iż powstałe pomarszczenia tworzą się w wyniku efektywnej relaksacji naprężeń powstałych w baterii podczas ładowania i rozładowywania co sprawia że może ona przetrwać znaczną ilość takich cykli.

„Popychane przez cynowe anody, jony sodu osłabiają połączenie cyny z materiałem podłoża” – powiedział Li, adiunkt inżynierii mechanicznej. „Ale włókna drzewne są na tyle miękkie aby służyć jako mechaniczny zderzak”.
I właśnie to zjawisko jest kluczem do baterii sodowo-jonowych o bardzo dużej żywotności.

Źródło:
[1] Hongli Zhu, Zheng Jia, Yuchen Chen, Nicholas Weadock, Jiayu Wan, Oeyvind Vaaland, Xiaogang Han, Teng Li, Liangbing Hu. Tin Anode for Sodium-Ion Batteries Using Natural Wood Fiber as a Mechanical Buffer and Electrolyte Reservoir. Nano Letters, 2013
[2] http://pubs.acs.org/doi/suppl/10.1021/nl400998t/suppl_file/nl400998t_si_001.pdf | 26.07.2013
[3] Sustenuto Monochord by Jon dickinson – Brian Eno Speaker Flowers Sound Installation at Marlborough House by Dominic Alves, flickr.com, CC BY 2.0

Dodaj pierwszy komentarz

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *