Vědci vyrobili baterie z listí


Sdílejte:

Zajímavý experiment, který plně využívá materiálových vlastností všudypřítomného listí stromů, se podařil výzkumníkům z Univerzity v Marylandu. Z listí vyrobili elektrickou baterii šetrnou k životnímu prostředí.

Vysokou teplotou upravené listy zcela běžných dubů a javorů se staly základem nové sodíkové baterie, která alespoň po stránce výkonu dorovnává schopnosti článků lithiových. 

Proč se vlastně výzkumníci pokoušeli vytvořit baterii obsahující sodík namísto klasického lithiového modelu? Lithium je dnes sice využíváno v drtivé většině znovudobíjecích baterií, ale není schopné nést nadstandardní náboj. 

To sice svede sodík, ale na druhé straně nejsou sodíkové baterie právě proslavené svou dlouhou životaschopností. Vydrží jen několik cyklů vybití/dobití.  

Z funkčního hlediska by tato záležitost mohla být vyřešena v případě, že by se sodíkové baterie podařilo vyrábět ze super-levného, dostupného materiálu na recyklovatelné bázi. Například listí stromů.

Vědci pochopitelně věděli, že ideální by bylo pracovat s uhlíkovou mřížkou grafenu, ale ten je poněkud drahým a nedostupným materiálem. Proto začali testovat nejrůznější „laciné“ zdroje organického uhlíku. 

Než se vědci z Marylandu dobrali uspokojivého výsledku, otestovali postupně nejrůznější odpadní materiály. Jimi navržená technologie fungovala s mechovým rašeliníkem, slupkami od melounů nebo banánů.  

Jenže nejpohotověji se pracovalo s obyčejným listím, které si sami nasbírali v univerzitním kampusu. Nemuselo se totiž nijak pracně upravovat, čistit nebo krájet. 

Samotný popis „technologie“ výroby baterie z listů nezabere mnoho místa. Vědci jednoduše „upekli“ listí při teplotě okolo 1000 °C, čímž zcela rozrušili původní uhlíkovou strukturu substrátu. Poté přidali sodík.  Zuhelnatělé karbonizované listí, napumpované sodíkem, vytvořilo záporný náboj baterie. 

Celý trik spočívá v „přírodním vytvarování“ listů. Jejich spodní strana je totiž poseta mikroskopickými póry, které v neupečeném stavu slouží k absorpci vody. Po upečení ale fungují jako speciální uhlíková mřížka, podobně jako grafen, která absorbuje sodíkový elektrolyt.

Marylandští vědci, Hongbian Li a Fei Shen, jež za listovou baterií stojí, si pochvalují, že listí vlastně splňuje všechny nároky, které k tvorbě baterie potřebují. 

Nízká povrchová plocha, jež snižuje možné defekty, přitom zaplněná řadou pravidelně situovaných mikrostruktur uspořádaných těsně u sebe, a k tomu ještě vnitřní struktury „té správné velikosti a tvaru“, tak aby mohly pracovat se sodíkovým elektrolytem. 

„List je vlastně zkonstruován do podoby ideálního přírodního úložiště energie,“ říká Li. „A my díky němu dokážeme vytvořit velkokapacitní baterie, šetrné k životnímu prostředí.“

Výzkumníci v současnosti nepracují na komercionalizaci produktu, ale chtějí se ještě nějaký čas věnovat praktickému bádání. Zajímají je především další vlastnosti listů, které mají v konstrukci přírodních baterií potenciál, zejména co se tloušťky a povrchových struktur týče.

Témata:
Sdílejte:

Doporučujeme

Startuje 9. ročník soutěže E.ON Energy Globe

Oceňujeme ty nejlepší ekologické, energeticky úsporné a inovativní projekty a nápady.