Edisonin unohtama akku sai juuri sen päivityksen, josta hän aina haaveili

Tässä on asia, joka sai minut hymyilemään: mies, joka antoi meille hehkulampun, saattoi myös antaa meille energian varastoinnin tulevaisuuden – hän vain ei vielä tiennyt sitä.

Vuonna 1901 Thomas Edison patentoi nikkeli-rauta-akun. Hänen tavoitteensa? Luoda jotain parempaa kuin aikansa lyijyhapot. Hän halusi sen olevan luotettava, edullinen ja riittävän tehokas, jotta sähköautoista tulisi oikeasti käyttökelpoisia. Sellaisia autoja, jotka pystyisivät todella kulkemaan useamman kuin muutaman kymmenen mailin ennen kuin akku loppuu.

Ajankohta oli, no, huono

Tämä tapahtui juuri silloin, kun polttomoottorit kehittyivät todella, todella hyviksi. Bensiinikäyttöiset autot halventuivat ja käytännöllistyivät, ja sähköajoneuvot? Ne katosivat käytännössä kokonaan valtavirran käytöstä seuraavaksi sadaksi vuodeksi. Edisonin akku ei koskaan yleistynyt, ja se vajosi historian sivuille.

Mutta tässä on hyvä idea: ne osaavat odottaa omaa hetkeään.

"Yllättävän yksinkertainen" ratkaisu

Pidän tästä tarinan osasta. Kansainvälinen tutkijaryhmä palasi äskettäin Edisonin vanhaan suunnitelmaan ja antoi sille kunnollisen 2000-luvun päivityksen. Tutkijoiden mukaan prosessi ei ole mikään supermonimutkainen, tieteiselokuvamainen operaatio. Yksi heistä kutsui sitä itse asiassa "yllättävän yksinkertaiseksi".

He sekoittivat tavallisia ainesosia, levittivät varovasti lämpöä ja käyttivät laajasti saatavilla olevia materiaaleja. Ei harvinaisia maa-alkuaineita, ei eksoottisia kemikaaleja – vain älykästä tiedettä kohtaamassa vanhanaikaisia materiaaleja.

Luonnon lainaamista

Tässä kohtaa asia muuttuu todella mielenkiintoiseksi. Tutkijat tarkastelivat, miten ihmiskeho rakentaa luuta. Kyllä, luit oikein. Erikoistuneet proteiinit auttavat muodostamaan kalsiumyhdisteiden ryppäitä, jotka antavat luustollemme vahvuutta ja rakennetta.

Tieteilijät pohtivat: voisimmeko soveltaa samaa lähestymistapaa luodaksemme pieniä nikkeli- ja rautaryppäitä akkua varten?

He yhdistivät proteiineja (peräisin nimenomaan lehmistä) grafiinioksidin – ultrathin 2D-materiaalin – kanssa ja kuumensivat seoksen äärimmäisen korkeaan lämpötilaan. Tämä sai proteiinit hiiltyämään, irrottamaan hapen ja jättämään jälkeensä uskomattoman pieniä metalliryppäitä. Puhumme ryppäistä, jotka ovat vain 5 nanometriä leveitä. Jotkut olivat kirjaimellisesti vain yhden atomin paksuisia.

Tulos? Aerogel-akku, joka on tilavuudeltaan 99 % ilmaa. Kuulostaa lähes mahdottomalta, mutta laskelmat pitävät paikkansa.

Miksi koko on niin tärkeä

Tässä kohtaa tiede muuttuu aidosti hienoksi. Kun hiukkaset kutistetaan nanomittakaavaan, niiden pinta-ala räjähtää. Ajattele sitä kuin suklaapatukan murtaminen pieniksi paloiksi – sama määrä suklaata, mutta paljon suurempi pinta paljastuu.

Akussa suurempi pinta-ala tarkoittaa enemmän paikkoja kemiallisille reaktioille. Tämä tarkoittaa nopeampaa latausta, nopeampaa purkautumista ja parempaa kokonaishyötysuhdetta.

Uusi akku voi ladata itsensä sekunneissa ja kestää jopa 12 000 lataussykliä. Vertailun vuoksi: ä