Át a kontinensen egyetlen töltéssel
A tudósok véletlenül felfedezték a kén egy olyan kémiai fázisát, ami megállítja az akkumulátorok leromlását. Mint a legtöbb véletlen felfedezésnél, egyelőre még arra sem jöttek rá, hogy valójában mi történik, azaz további kutatásokra van szükség. Ha a tömeggyártásig is eljut egyszer a termék, a lítium-kén akkumulátorok a mai maximálisan néhány százzal szemben több ezer kilométeres hatótávolságot biztosíthatnak majd az elektromos járműveknek.
"A kutatókat annyira megdöbbentette a felfedezés, hogy konkrétan 100-szor ellenőrizték, hogy az eredmény valós-e."
Időről időre megtörténik, hogy a forradalmian új technológia spontán módon, a semmiből bukkan fel, és a feje tetejére állítja, megváltoztatja a világunkat. A dinamit, a penicillin, a röntgengépek, sőt a mikrohullámok is mind jó példák az ilyen forradalmi változásokat hozó véletlen felfedezésekre. Szerencsére legalább egy alkalommal már az idén is beszámolhatunk egy ilyen felfedezésről, ami nem csupán az életmódunkat forradalmasíthatja, hanem akár potenciálisan megmentheti a bolygót a fenyegető klímaváltozástól.
Ha a tömeggyártásig is eljut egyszer a termék, a lítium-kén akkumulátorok a mai maximálisan néhány százzal szemben több ezer kilométeres hatótávolságot biztosíthatnak majd az elektromos járműveknek. Fotó: Pixabay
A lítium-ion akkumulátorok súlyos hátrányai
A 90-es évek elején kezdett elterjedni a lítium-ion akkumulátortechnológia. Mára a telefonoktól és Tesláktól kezdve az energiahálózati tartalékberendezéseken át egészen a műholdakig mindent ezek látnak el elektromossággal, és sajnos akad néhány komoly hátrányuk is:
-
A gyártáshoz szükséges anyagok, például a kobalt bányászata nagyon környezetszennyező Hatalmas ökoszisztémákat pusztítanak el, és még mérgező vegyi anyagok is bőven jutnak a természetbe.
-
Humanitárius katasztrófát okoznak, egyes bányák munkakörülményei halálosak, és gyermekmunkát alkalmaznak.
-
Az életciklus-probléma: a lítium-ion akkumulátorok gyorsan veszítenek kapacitásukból, ha sokszor és gyorsan újratöltjük őket.
-
Az akkumulátorok szerkezeti leépülése komoly aggodalomra ad okot, ha egy autóban elhasználódnak, kisebb vagyonba kerül a cseréjük.
-
Mindez lassítja az EV-k elterjedését, és súlyosbítja az elektronikai hulladék okozta problémát.
-
A sűrűséggel is probléma van: viszonylag nagy energiasűrűségűek, de nehezek, nagyok és terjedelmesek. Ez korlátozza az elektromos autók hatótávolságát.
-
A fenti problémák például a kereskedelmi célú elektromos repülőgépek és hajók esetében nem teszi alkalmazhatóvá ezeket az akkumulátorokat.
-
Állandó tűzproblémát jelentenek, mivel egy sérült cella spontán kigyulladhat és intenzíven éghet. (Lásd például a Samsung Note 7 és a Richard Hammond által összetört Rimac EV esete)
És akkor amire mindenki várt…
A Drexel tudósai egy lehetséges vadonatúj akkumulátortípussal, az úgynevezett lítium-kén technológiával kísérleteztek, amikor véletlenül valami hihetetlen dolgot találtak: a kénnek egy olyan kémiai fázisát, amely gyakorlatilag megállítja az akkumulátorok degradációját! Ezt a kémiai fázist monoklin gamma-fázisú kénként ismerik, de eddig csak magas hőmérsékleten 95 °C fölött figyelték meg a laboratóriumokban. Ez volt az első olyan alkalom, hogy szobahőmérsékleten is sikerült megfigyelni. Az akkumulátorban ez a fázis teljesen leállítja a poliszulfidokat létrehozó reakciót.
"Ez annyira hatékony volt, hogy a tudósok 4000 töltési cikluson keresztül nyúzták a teszt-akkumulátort bármiféle észrevehető kapacitáscsökkenés nélkül, ami azt jelenti, hogy az új technológia minimum kétszer annyi ideig bírja, mint a régi lítium-ionos megoldás."
Azt is érdemes megjegyezni, hogy a véletlenszerűen feltalált akkumulátoruk háromszor akkora energiasűrűséggel rendelkezett, mint a lítium-ion, miközben képes volt épp olyan sebesen töltődni! Ezek az akkumulátorok ráadásul harmadannyit nyomnak, mint az egyenértékű lítium-ion akkumulátorok, és amint már említettük, minimum kétszer annyi ideig tartanak (az eddigi kísérletek szerint).
"Ha azt mondjuk, hogy ez figyelemre méltó felfedezés, akkor nem mondtunk semmit!"
Ez azt jelenti, hogy a sokkal gyorsabb, hatékonyabb, több ezer mérföldes hatótávolságú elektromos járművek a mai elektromos járművekhez hasonló költségekkel kereskedelmi szempontból is életképesek lesznek. Fotó: Unsplash
A kén "új fázisának" más előnyei is vannak
A kén csökkenti az akkumulátorok tágulását és növeli a biztonsági tartalékokat, más szóval, ez az akkumulátor rendelkezik a végső tömegpiaci akkumulátor minden fontos jellemzőjével. Még mindig nem tudják, hogy miért jön létre ez a kénfázis, vagy hogyan lehet biztosítani, hogy ez így is maradjon, de folynak a további kutatások, hogy megválaszolják ezeket a kérdéseket, hogy megbízható akkumulátort fejleszthessenek ki, amit milliárdszámra használhatnak majd számítógépekben, elektromos autókban és - aki figyelt a cikkre már mondja is: a jövő elektromos kereskedelmi légiszállításában, és a hajózásban.
"A rövid távú járatok, teherhajók és személyszállító kompok olyan technológiával rendelkezhetnek majd, ami lehetővé teszi számukra a teljesen elektromos üzemmódot."
Ez azt jelenti, hogy a sokkal gyorsabb, hatékonyabb, több ezer mérföldes hatótávolságú elektromos járművek a maiakhoz hasonló költségekkel rendelkeznek majd és kereskedelmi szempontból is életképesek lesznek. Ráadásul 10 év múlva is ugyanaz az akksi dolgozhat bennük, mint amivel kigördültek a gyárból, ami drámaian csökkentené a pazarlást és növelné az elektromos járművek elterjedésének arányát.
Ez azt jelenti, hogy a sokkal gyorsabb, hatékonyabb, több ezer mérföldes hatótávolságú elektromos járművek a mai elektromos járművekhez hasonló költségekkel kereskedelmi szempontból is életképesek lesznek. Forrás: Youtube
Ebből az agrárium sem marad majd ki
Természetesen a rövid távú járatok, a teherhajók és az utasszállító kompok is teljesen elektromos üzemmódra válthatnak, nem is beszélve a teljes mezőgazdasági gépparkokról, a traktoroktól kiindulva, a kombájnokon át a drónokig. A súlymegtakarítás, a hosszú élettartam és a versenyképes ár azt jelenti, hogy ezek az ágazatok végre könnyedén elérhetik majd alacsony szén-dioxid-kibocsátási céljaikat.
"A lítium-kén akkumulátorok végre lehetővé tehetik a gépesített tevékenységek széles körének elektromos meghajtását, ami sokkal inkább megvalósíthatóvá teszi a nettó zéró kibocsátást."
A lítium, a kén és más anyagok, amelyekből ez az új akkumulátor készül, bőségesen rendelkezésre állnak az egész Földön. Fotó: Pixabay
És a világot felforgató zöld-sárga (kén, ugye) hullámnak még nincs vége!
A lítium, a kén és más anyagok, amelyekből ez az új akkumulátor készül, bőségesen rendelkezésre állnak az egész Földön. Ez azt jelenti, hogy drasztikusan minimalizálhatjuk a bányászat ökológiai hatásait, valamint erősebb, strapabíróbb ellátási láncot biztosíthatunk.
A Drexel csapata már ma azon dolgozik, hogy hogyan lehetne ezt az áttörést nátrium-kén akkumulátorok előállítására felhasználni. A lítium kiváltásával ugyanis még környezetbarátabbá tehetnék az akkumulátorokat, és megszüntethetnék az ellátási lánc szűk keresztmetszeteit, így biztosítva, hogy az elektromos autók elterjedése olyan gyors ütemben folytatódjon, ahogy arra a fosszilis kontra megújuló energetika paradigmaváltásához szükség lenne.
"A Drexel véletlen felfedezése forradalmasíthatja a világ energiafelhasználását, és hozzásegítheti az emberiséget egy tisztább, szén-dioxid-semleges társadalom felé történő gyors átmenethez. "
Reméljük, hogy a Drexel kutatói hamarosan kihozzák a laborból, és a piac számára is elérhetővé teszik ezt a sokat ígérő, fantasztikus technológiát.
(Forrás: Bigthink)
