Tyrėjai iš „City University of Hong Kong“ ir „Southern University of Science and Technology“ sukūrė naujo tipo, vandens pagrindu veikiančią, aplinkai draugišką bateriją, kurios elektrolitas gaminamas iš tofu sūrymo.
„Palyginti su esamomis vandeninių baterijų sistemomis, mūsų sistema užtikrina išskirtinį ilgalaikį ciklinį stabilumą ir draugiškumą aplinkai esant neutralioms sąlygoms“, – rašoma mokslininkų publikacijoje.
Naujoji baterija naudoja vadinamuosius „organinius“ elektrodus ir neutralų, netoksišką elektrolitą. Pasak kūrėjų, tofu sūrymo pagrindu sukurta baterija pajėgi atlaikyti daugiau kaip 120 000 įkrovimo ir iškrovimo ciklų ir pagal saugumą prilygsta paprastam sūriam vandeniui.
„Tokie rezultatai pabrėžia didelį šio tyrimo potencialą ir rodo jo perspektyvumą praktiniam pritaikymui“, – teigia tyrėjų komanda.
Neutralus ir nedegus elektrolitas reiškia, kad baterija nėra nei rūgšti, nei degi. Jei technologiją pavyktų sėkmingai pritaikyti pramoniniu mastu, ji galėtų tapti tikra revoliucija, ypač pakeičiant dabartines ličio jonų baterijas.
Tofu sūrymo baterija – jau realybė
Ličio jonų baterijos yra plačiai naudojamos, tačiau žinomos dėl didelio degumo pavojaus pažeidimo atveju ir galimo terminio runaway efekto. Jos taip pat kelia daug iššūkių atliekų tvarkymo ir perdirbimo srityse, o jų ilgaamžiškumas ribotas – dažniausiai nuo 1 000 iki 3 000 įkrovimo ciklų.
Nors ličio jonų baterijos dominuoja mažoje elektronikoje ir yra labai populiarios elektromobiliuose, jų degumas sukėlė ne vieną elektromobilio gaisro incidentą.
Palyginimui, vandeninės (vandens pagrindu veikiančios) baterijos yra gerokai saugesnės. Dėl savo prigimties jos yra nedegios ir paprastai turi mažiau toksiškų medžiagų arba visai jų neturi.
Tokias baterijas paprastai kur kas lengviau ir saugiau utilizuoti, be to, jas galima gaminti iš pigesnių ir mažiau retų žaliavų. Pagrindinė jų problema iki šiol buvo ribotas ilgaamžiškumas.
Vanduo tam tikrose įtampose pradeda skilti, todėl riboja baterijų našumą ir įtampos langą. Tuo tarpu naujoji tofu sūrymo baterija, galinti atlaikyti daugiau kaip 120 tūkst. ciklų, yra didžiulis žingsnis į priekį.
Palyginimui, išmaniojo telefono baterija dažniausiai ima pastebimai degraduoti po maždaug 800 įkrovimo ciklų. Elektromobilių baterijos įprastai tarnauja apie 1 500–3 000 ciklų, o geros LFP tipo tinklo baterijos – apie 6 000–10 000 ciklų.
Ar technologiją pavyks išplėsti?
Esant daugiau nei šimtui tūkstančių ciklų, tokia viena vandeninė baterija teoriškai galėtų tarnauti bent dešimtmetį ar dar ilgiau. Tai ypač vertinga elektros tinklo balansavimui – saulės ir vėjo elektrinių energijos kaupimui.
Būtent tokios taikymo sritys, kaip didelio masto energijos saugyklos, greičiausiai ir yra pagrindinis šios baterijos tikslas. Nors teoriškai ją būtų galima naudoti ir telefonuose ar kituose nešiojamuosiuose įrenginiuose, tokios baterijos turi mažesnį energijos tankį, todėl ilgainiui tam gali būti ne itin tinkamos.
Reikia turėti omenyje, kad akademinėje aplinkoje apie baterijų proveržius pranešama gana dažnai, tačiau tik nedaugelis jų pasiekia rinką. Lemiamą reikšmę turi tai, ar technologiją galima išplėsti iki pramoninio masto, ar jos energijos tankis pakankamas konkuruoti su esamais sprendimais ir ar ji gali būti gaminama pakankamai pigiai.
Naujos kartos baterijos taip pat turi patikimai veikti ne tik laboratorinėmis, bet ir realiomis sąlygomis. Jei šiuos iššūkius pavyktų įveikti, tofu sūrymo baterija galėtų tapti labai svarbiu sprendimu atsinaujinančios energetikos tinklų balansavimui ir kaimo vietovių elektrifikavimo projektams.
Ji taip pat galėtų būti naudojama kaip atsarginė energijos saugykla duomenų centrams arba kariniams objektams, kur ypač svarbus patikimumas ir priešgaisrinis saugumas.
