Кровь пауков для электромобилей
«Будь то электромобили или стационарные накопители альтернативной энергии, пока не ясно, какая именно технология производства аккумуляторов окажется лучшей в будущем. Бесспорным лидером рынка уже несколько лет являются литий-ионные аккумуляторы (ЛИА), однако учёные давно ищут альтернативу», — пишет швейцарская газета «Тагес-Анцайгер».
«ПО ПРОГНОЗУ Международного энергетического агентства, к 2025 году количество электромобилей в мире увеличится с 2 до 70 миллионов. Правительство Китая хочет, чтобы к 2020 году 12% всех автомобилей страны работали на электродвигателях — это составит уже более 30 миллионов электромобилей. К тому же о желании попрощаться в будущем с бензиновыми и дизельными двигателями объявили Индия, некоторые государства Европы и других частей света. То, что такую революцию можно будет осуществить только с помощью литий-ионных аккумуляторов, более чем сомнительно», — отмечает автор статьи Райнхард Бройер.
По словам Максимилиана Фихтнера, заместителя директора Института Гельмгольца в Ульме, «технология литий-ионных аккумуляторов исчерпала свой потенциал». «За последние 20 лет добыча кобальта (оксиды кобальта используются в качестве катодного материала для ЛИА. — Ред.) увеличилась в пять раз, этот элемент необходим и для производства стали. Если его продолжат добывать в таких же темпах, кобальт за пару десятилетий может оказаться в дефиците. Если сильно возрастёт количество электромобилей, примерно в 10 раз увеличится и добыча лития», — говорится в статье.
Поэтому, пишет Бройер, учёные сегодня ищут материалы для эры после лития. Основой для них могут стать такие элементы, как натрий, магний, алюминий или кальций. Среди всех вариантов наиболее перспективными, очевидно, являются натрий-ионные аккумуляторы (НИА). В роли лития в них выступает натрий, а в катодах не используется кобальт, поясняет журналист. НИА обладают высокой эффективностью, а источниками натрия для их производства являются морская вода и подземные соляные залежи.
«Чтобы повысить мощность НИА, исследователи Института Гельмгольца придумали неожиданный способ: использовать вещества, содержащиеся в крови пауков, а также биоотходы. «Электроды из органических веществ имеют много преимуществ: теоретически хорошая удельная энергоёмкость, простая переработка, безопасность, надёжность и небольшая стоимость. Это, по сути, чудо-материал», — передаёт издание слова исследователей.
«Учёные надеются, что органические электроды в будущем значительно сократят время зарядки аккумуляторов, повысят их мощность и обеспечат сохранение стабильности после тысяч циклов зарядки. Кандидатом для использования в органических электродах НИА является молекула порфирина. В природе он встречается в хлорофилле, крови и витамине B12. Соединение порфирина и меди содержится в голубой крови ракообразных и пауков», — сообщается в статье.
«Другая инновация учёных основывается на биоотходах: яблоки, початки кукурузы и скорлупа арахиса подвергаются термической обработке при высоких температурах, сушатся и измельчаются. Получаемым порошкообразным продуктом, который содержит преимущественно углерод, можно покрывать отрицательный полюс аккумулятора. Наиболее эффективной в этом смысле является, по словам Фихтнера, скорлупа арахиса».
«Идей у учёных в любом случае хватает, — пишет Бройер в заключение. — Однако химики, например Филипп Адельхельм из Йенского университета, советуют не слишком радоваться: хотя для создания новых аккумуляторов идей в избытке, многие из них зачастую являются лишь бесплодными рассуждениями. Многие новые материалы ещё долго не сравняются по стоимости с проверенными временем литий-ионными аккумуляторами».