More

    Cum ar putea schimba lumea o descoperire accidentală

    • Oamenii de știință au descoperit o fază chimică a sulfului care oprește degradarea bateriilor construite folosind tehnologia litiu-sulf. Au fost atât de șocați de descoperire încât au verificat de 100 de ori pentru a se asigura că rezultatul este real.
    • Ca și în cazul celor mai multe descoperiri accidentale, oamenii de știință nu și-au dat seama încă ce se întâmplă de fapt. Deci sunt necesare cercetări suplimentare.
    • Dacă au succes, bateriile cu litiu-sulf ar putea oferi vehiculelor electrice o autonomie de mii de mile.

    Din când în când, tehnologia revoluționară pare să apară spontan, parcă de nicăieri, pentru a schimba definitiv lumea. Dinamita, penicilina, aparatele cu raze X și chiar cuptoarele cu microunde sunt toate exemple de astfel de descoperiri accidentale revoluționare.

    Ei bine, anul acesta este posibil să avem din nou o astfel de descoperire revoluționară. Respectiva descoperire are potențialul de a revoluționa lumea în care trăim, ba chiar potențialul de a salva planeta confruntată cu schimbările climatice. Este vorba despre deblocarea unei tehnologii care există de ceva vreme: bateriile cu litiu-sulf.

    De zeci de ani căutăm cea mai bună tehnologie pentru a ne alimenta stilul de viață modern și pentru a permite o tehnologie curată, cum ar fi cea folosită la mașinile electrice. De la începutul anilor ’90, tehnologia preferată a bateriilor a fost litiu-ion. Acesta alimentează totul, de la telefoane și automobile Tesla până la facilități de rezervă a rețelei de energie și chiar sateliți. Dar, în ciuda faptului că ne-a adus în secolul 21, tehnologia bateriilor litiu-ion are câteva dezavantaje grave.

    În primul rând, materialele necesare pentru a le construi, cum ar fi cobaltul, sunt de obicei foarte dăunătoare pentru mediu. Ele distrug ecosisteme vaste și chiar eliberează substanțe chimice toxice. (În practică, există și o problemă umanitară, deoarece unele dintre condițiile de muncă ale celor care extrag cobaltul sunt foarte primejdioase și, de multe ori, în aceste locuri este folosită munca copiilor.)

    Apoi este problema ciclului de viață. Solicităm timpi de încărcare mai rapizi de la dispozitivele noastre. Acest lucru este valabil pentru orice, de la telefoane la mașini. Dar, așa cum vă va spune oricine deține un smartphone, bateriile litiu-ion își pot pierde rapid capacitatea dacă le încărcați în mod repetat.

    Degradarea bateriei este o îngrijorare serioasă, în special pentru lumea vehiculelor electrice. Vehiculele electrice second-hand pot fi uneori inutile dacă bateria este terminată, ceea ce va costa o mică avere pentru a o înlocui. În general, asta încetinește adoptarea vehiculelor electrice pe scară largă și înseamnă, de asemenea, că deșeurile electronice, care reprezintă deja o problemă considerabilă, nu vor face decât să se adune în continuare.

    Există și o problemă de densitate. Pachetele cu litiu-ion sunt relativ dense în energie, dar sunt încă destul de grele, mari și voluminoase. Acest lucru limitează autonomia mașinilor electrice, deoarece bateriile sunt atât de grele și face ca bateriile să nu fie fezabile pentru unele aplicații, cum ar fi avioanele și navele electrice comerciale.

    Există chiar și o problemă legată de posibilele incendii care pot izbucni foarte ușor la bateriile litiu-ion, deoarece o celulă deteriorată poate lua foc spontan și poate arde intens.

    Acesta este motivul pentru care oamenii de știință de la Universitatea Drexel căutau un nou tip de baterie, cunoscut sub numele de litiu-sulf.

    Bateriile litiu-sulf pot fi mai ieftine de produs și de până la trei ori mai dense din punct de vedere energetic decât bateriile litiu-ion.

    La prima vedere, bateriile litiu-sulf par să rezolve toate problemele pe care le au bateriile litiu-ion. Sunt folosite materiale mult mai puțin dăunătoare din punct de vedere ecologic, pot fi mai ieftin de produs, bateria poate fi de până la trei ori mai densă în energie (adică o baterie mai ușoară) și este mult mai puțin probabil să ia foc. Toate fără a compromite viteza de încărcare.

    Deci, unde este problema? Dacă sunt atât de bune, de ce nu le avem deja?

    Ei bine, au o problemă uriașă. În timp ce o baterie cu litiu-ion poate fi utilizată pentru aproximativ 2000 de cicluri de încărcare, sulful de litiu este de obicei limitat la aproximativ jumătate. Deci, după un an sau doi de utilizare adecvată, o baterie cu litiu-sulf este practic moartă.

    Pentru a rezolva problema, echipa de cercetători de la Universitatea Drexel a încercat noi abordări, prin schimbarea compușilor din catodul bateriei. Scopul lor a fost să încetinească reacția chimică care creează polisulfuri atunci când bateria se încarcă și se descarcă. Aceste cristale scot efectiv sulful din electrod și în cele din urmă provoacă o pierdere masivă de capacitate. Încetinirea lor ar putea face ca aceste baterii foarte dense să dureze mai mult.

    Dar ceea ce au găsit în schimb a fost ceva incredibil: o fază chimică a sulfului care practic oprește degradarea bateriei! Au fost atât de șocați de această descoperire încât au fost nevoiți să verifice de 100 de ori pentru a se asigura că nu au citit-o greșit.

    Această fază chimică este cunoscută sub numele de sulf monoclinic în fază gamma, dar a fost observată în laborator doar la temperaturi ridicate – de peste 95 ° C. Este pentru prima dată când este văzută la temperatura camerei.

    În baterie, această fază oprește complet reacția care creează polisulfuri. Acest lucru a fost atât de eficient încât oamenii de știință au trimis bateria prin 4.000 de cicluri de încărcare fără a vedea o scădere a capacității, ceea ce înseamnă că durează de cel puțin două ori mai mult decât o baterie litiu-ion.

    De asemenea, merită remarcat faptul că bateria lor era de trei ori mai densă în energie decât una litiu-ion și se putea încărca la fel de repede!

    Aceste baterii vor cântări o treime din echivalentul bateriilor litiu-ion și au o durată de viață de două ori mai mare.

    Putem spune, așadar, că aceasta este o descoperire remarcabilă, iar acești oameni de știință au găsit-o pur întâmplător.

    Ca și în cazul celor mai multe descoperiri accidentale, oamenii de știință nu și-au dat seama încă ce se întâmplă de fapt. Ei încă nu știu cum este creată această fază a sulfului sau cum să se asigure că rămâne așa. Prin urmare, sunt necesare cercetări suplimentare pentru a răspunde la aceste întrebări pentru a dezvolta o baterie fiabilă care poate fi utilizată în miliarde de computere, mașini electrice și altele asemenea.

    Dar va merita așteptarea, deoarece aceste baterii vor cântări o treime din echivalentul bateriilor litiu-ion și vor avea o durată de viață de două ori mai mare!

    Zborurile pe distanțe scurte, navele de marfă și feriboturile de pasageri vor avea o tehnologie care le va permite să devină complet electrice.

    Asta înseamnă că vehiculele electrice mult mai rapide și mai eficiente vor fi viabile comercial la un cost similar cu cel al vehiculelor electrice de astăzi. În plus, acestea ar fi de fapt încă utile peste 10 ani, reducând dramatic risipa și crescând rata de adopție a vehiculelor electrice.

    În plus, zborurile pe distanțe scurte, navele de marfă și feriboturile de pasageri vor avea o tehnologie care le va permite să devină complet electrice. Reducerea greutății, durata lungă de viață și prețul competitiv vor însemna că aceste sectoare își pot atinge în sfârșit obiectivele de emisii scăzute de carbon.

    Pe scurt, bateriile cu litiu-sulf ar putea permite o gamă largă de activități să devină electrice, făcând obiectivul de emisii zero mult mai fezabil.

    În mod incredibil, chestiunea devine și mai bună!.

    Litiul, sulul și alte materiale care compun această nouă baterie sunt abundente pe tot Pământul. Aceasta înseamnă că putem minimiza drastic impactul ecologic al mineritului, precum și să asigurăm un lanț de aprovizionare mai puternic.

    Dar acesta nu este sfârșitul acestei povești. Echipa de la Drexel încearcă deja să folosească această descoperire pentru a produce baterii cu sodiu-sulf. Îndepărtând nevoia de litiu, pot face bateriile și mai ecologice și pot elimina blocajele masive ale lanțului de aprovizionare, asigurându-se că adoptarea vehiculelor electrice poate continua la vitezele vertiginoase pe care le plănuiesc producătorii de automobile.

    Această descoperire accidentală de la Drexel este pregătită să revoluționeze utilizarea energiei în lume și să ajute umanitatea în tranziția către o societate mai curată, neutră din punct de vedere al carbonului.

    Să sperăm doar că echipa de la Drexel va putea scoate această tehnologie din laborator și că ea va intra în curând în producție de masă.

    andrei.nistor

    Stay in the Loop

    Get the daily email from CryptoNews that makes reading the news actually enjoyable. Join our mailing list to stay in the loop to stay informed, for free.

    Latest stories

    - Advertisement - spot_img

    You might also like...