Zapomniana bateria Edisona właśnie przeszła ulepszenie, o jakim zawsze marzył

Oto coś, co wywołało u mnie uśmiech: człowiek, który dał nam żarówkę, mógł również dać nam przyszłość magazynowania energii – tylko jeszcze o tym nie wiedział.

W 1901 roku Thomas Edison opatentował baterię niklowo-żelazową. Jego cel? Stworzyć coś lepszego niż ówczesne akumulatory ołowiane. Chciał, by były niezawodne, przystępne cenowo i wystarczająco mocne, aby samochody elektryczne stały się naprawdę użyteczne. Takie, które mogłyby przejechać więcej niż kilkadziesiąt kilometrów przed rozładowaniem.

Zły timing

Widzicie, stało się to dokładnie wtedy, gdy silniki spalinowe stawały się naprawdę, naprawdę dobre. Samochody benzynowe tanieły i stawały się bardziej praktyczne, a pojazdy elektryczne? Praktycznie zniknęły z głównego nurtu na następne stulecie. Bateria Edisona nigdy się nie przyjęła i odeszła w zapomnienie na kartach historii.

Ale z naprawdę dobrymi pomysłami jest tak, że potrafią czekać na swoją chwilę.

„Zaskakująco proste” rozwiązanie

Uwielbiam tę część historii. Międzynarodowy zespół badawczy niedawno powrócił do starego projektu Edisona i poddał go poważnemu, współczesnemu ulepszeniu. Według naukowców proces ten nie jest skomplikowaną, science-fictionową procedurą. Jeden z badaczy określił go wręcz jako „zaskakująco prosty”.

Zmieszali kilka powszechnie dostępnych składników, zastosowali łagodne ogrzewanie i wykorzystali materiały szeroko dostępne. Żadnych pierwiastków ziem rzadkich, żadnych egzotycznych chemikaliów – tylko sprytna nauka spotykająca tradycyjne materiały.

Czerpanie inspiracji od Matki Natury

Tu robi się naprawdę ciekawie. Badacze przyjrzeli się, jak nasze organizmy budują kości. Tak, dobrze przeczytaliście. Specjalistyczne białka pomagają tworzyć skupiska związków wapnia, które nadają naszemu szkieletowi wytrzymałość i strukturę.

Naukowcy zastanawiali się: czy moglibyśmy zaadaptować to samo podejście do tworzenia mikroskopijnych skupisk niklu i żelaza w baterii?

Połączyli białka (pochodzące od krów, nie mniej) z tlenkiem grafenu – ultracienkim materiałem dwuwymiarowym – a następnie silnie podgrzali mieszaninę. Spowodowało to zwęglenie białek, usunięcie tlenu i pozostawienie niezwykle małych skupisk metali. Mówimy o skupiskach o szerokości zaledwie 5 nanometrów. Niektóre miały grubość dosłownie jednego atomu.

Wynik? Aerogelowa bateria składająca się w 99% z powietrza. Brzmi to niemal niemożliwie, ale obliczenia się zgadzają.

Dlaczego rozmiar ma tak duże znaczenie

Tu nauka staje się naprawdę fascynująca. Gdy zmniejszamy cząstki do skali nanometrowej, ich powierzchnia gwałtownie rośnie. Wyobraźcie sobie łamanie tabliczki czekolady na drobne kawałki – ta sama ilość czekolady, ale znacznie większa powierzchnia ekspozycji.

W baterii większa powierzchnia oznacza więcej miejsc, w których mogą zachodzić reakcje chemiczne. Przekłada się to na szybsze ładowanie, szybsze rozładowywanie i lepszą ogólną wydajność.

Nowa bateria może się naładować w ciągu sekund i wytrzymać do 12 000 cykli ładowania. Dla porównania, bateria w waszym smartfonie prawdopodobnie wytrzyma kilkaset cykli, zanim zacznie wyraźnie tracić pojemność. Ta bateria mogłaby być ładowana i rozładowywana codziennie przez ponad 30 lat i nadal działać.

Jaki jest haczyk?

Nic nie jest idealne i ta bateria nie zastąpi ogniw litowo-jonowych w waszym Tesli czy i