Stanfordo tyrėjai skelbia sukūrę vandens pagrindu veikiančią bateriją
Da­bar­ti­nia­me ener­ge­ti­kos pa­sau­ly­je vie­nas iš itin svar­bių da­ly­kų yra kai­na. Ir dau­ge­lis su­vo­kia, kad ener­gi­jos sau­go­ji­mo tech­no­lo­gi­jos ga­li leis­ti at­si­nau­ji­nan­čią ener­ge­ti­ką žy­miai pla­čiau nau­do­ti ne tik as­me­ni­niams po­rei­kiams ten­kin­ti, bet ir pra­mo­ni­niu bū­du. 

Tai yra ypač aktualu saulės ir vėjo energetikos sektoriuose, kurie tiesiogine to žodžio prasme priklauso nuo oro sąlygų. Tad norint maksimaliai išnaudoti šį potencialą ir pagamintos energijos kiekį paskirstyti pagal poreikį paros laikotarpyje yra būtinos efektyvios ir ekonomiškai konkurencingos energijos saugojimo sistemos. Deja, bet tokių įrengimų kaina vis dar yra ganėtinai aukšta ir tai stabdo šios energetikos srities plėtra. Visgi, Stanfordo tyrėjai gali šią situaciją gerokai išjudinti.

Dauguma rinkoje esančių energijos saugojimo sistemų yra ličio jonų pagrindo. Technologijos ir gamybos procesas yra gana gerai suprantamas. Šios sistemos puikiai veikia, bet turi ir keletą trūkumų. Pirma, jos yra ganėtinai brangios. Antra, jų našumas pradeda blogėti po tam tikro skaičiaus įkrovimo/iškrovimo ciklų. Trečia, joms reikia aušinimo sistemos, kuri padidina sistemos sudėtingumą ir kainą.

Stanfordo universiteto tyrėjai teigia, kad jie rado atsakymus į visus tris paminėtus dalykus. Tai naujo tipo baterija, kuri energijos saugojimui naudoja manganą, vandenilį ir vandenį. Visgi, kol kas tai buvo išbandyta laboratorijos sąlygomis. Tad artimiausiomis dienomis tokių baterijų dar neieškokite elektronikos parduotuvėse. Bet naujoji baterija žada būti pigesniu energijos saugojimo pasirinkimu ir užtikrinti didesnį kiekį įkrovimo/iškrovimo ciklų nei ličio jonų baterijos. O tai reiškia, kad ateityje galime tikėtis platesnio atsinaujinančių energijos šaltinių panaudojimo.

Šio tyrimo rezultatai visai neseniai buvo paskelbti moksliniame žurnale „Nature Energy“. Yi Cui‘as, Stanfordo medžiagų mokslo profesorius ir vyresnysis tyrimo autorius kuklindamasis sako: „Ką mes padarėme, tai į vandenį įbėrėme specialios druskos, į jį įdėjome elektrodą ir sukūrėme grįžtamą cheminę reakciją, kurioje elektronai saugomi vandenilio dujų pagrindu.“ Pagrindinis baterijos komponentas yra mangano sulfatas – pigi ir gausi pramoninė druska, kuri yra naudojama trąšų, popieriaus ir kitų produktų gamyboje.

Remdamasis tikėtina naujosios baterijos eksploatavimo trukme, Cui‘as apskaičiavo, kad baterijoje sukauptos energijos, kurios užtektų 100 vatų lemputei nesustojant šviesti 12 valandų, savikaina tėra keletas centų. „Manome, kad šis pigus ir praktiškas prototipas galės patenkinti Energijos departamento (JAV) tikslus, kurie yra susiję su didelio masto elektros energijos saugojimu“ – teigė Cui‘as.

Energijos departamento standartas didelėms elektros energijos saugykloms numato, kad būtų galimybė saugoti ir į tinklą paduoti bent 20 kilovatų per valandą, turėti mažiausiai 5000 įkrovimo/iškrovimo ciklų ir turėti naudingą tarnavimo trukmę 10 ar dar daugiau metų. Energijos departamentas nurodo, kad pageidaujama tokios sistemos kaina būtų 100 JAV dolerių už kWh.

Steven‘as Chu‘as, Nobelio premijos laureatas, dirbęs Energijos departamento sekretoriumi Obamos administracijos laikais teigia: „Nors pačias medžiagas ir sistemos dizainą dar reikia tobulinti, šis prototipas siūlo naują mokslo ir inžinerijos būdą, kaip pasiekti pigias, ilgalaikio veikimo ir plataus panaudojimo baterijas.“ Chu‘as dabar yra Stanfordo profesorius ir taip pat buvo įtrauktas į šių mokslinių tyrimų programą.

Stanfordo vandens baterija kol kas dar nėra pilnai pasiruošusi žengti į rinką. Mokslininkai naudoja platiną kaip katalizatorių, kuri yra itin brangi, tačiau Cui‘as teigia, kad „mes jau nustatėme kitus katalizatorius, kurie gali netgi sumažinti Energijos departamento iškeltą tikslą 100 dolerių už kWh.“

Tačiau Stanfordo mokslininkams dar daug reikės padaryti, kad jų vandens bateriją būtų galima naudoti komerciniais tikslais. Tiesa tokia, kad tik nedidelė laboratorijų pasiekimų nukeliauja iki pramoninės gamybos. 100 dolerių už kWh – tai yra tikslas į kurį orientuojasi daugelis baterijų gamintojų. Net ir ličio jonų baterijos vieną dieną gali peržengti šią ribą. Tačiau jei vandens baterijos palaikys didesnį įkrovimo/iškrovimo ciklų kiekį, jos bendrosios išlaidos bus mažesnės.

Tai ar Yi Cui‘o ir jo kolegų sukurtos naujosios technologijos vaisius pajusime kiekvienas asmeniškai? „Ateityje bus matyti“, – sakė Cui‘as.