Gdańska badaczka chce usprawnić baterie

Bateria w telefonie ładująca się w ciągu 2-3 minut czy urządzenie, w którym będziemy mogli magazynować energię z odnawialnych źródeł - takie wizje już niedługo mogą się spełnić dzięki pracy dr inż. Moniki Wilamowskiej-Zawłockiej z Politechniki Gdańskiej.

- Coraz więcej mówi się o tym, że musimy się przestawiać na odnawialne źródła energii - jednak wiemy też, że źródła te są niestabilne, zależą od pogody - zwraca uwagę w rozmowie z PAP dr Wilamowska-Zawłocka. - Tymczasem energię musimy dostarczać wtedy, kiedy jest potrzebna - a nie wtedy, kiedy akurat wieje wiatr czy świeci słońce. Więc do efektywnego użycia energii ze źródeł odnawialnych potrzebne są magazyny energii, które będą ją gromadzić w szybki i efektywny sposób.

Gdańska badaczka planuje opracować tzw. urządzenie hybrydowe, które ma połączyć właściwości dwóch typów urządzeń używanych aktualnie do magazynowania energii: baterii oraz superkondensatorów. Dr Monika Wiamowska-Zawłocka wykorzysta na ten cel środki z grantu otrzymanego w ramach konkursu POWROTY Fundacji na rzecz Nauki Polskiej

- Dobra analogia działania baterii to w tym przypadku maraton: działają długo, mają dużo energii, ale uwalniają ją powoli, przez długi czas - opowiada dr Wilamowska-Zawłocka. - Superkondensator to natomiast bieg na 100 metrów: bardzo duża prędkość w bardzo krótkim czasie, co oznacza dużą moc urządzenia, lecz małą ilość energii.

W projektowanym urządzeniu hybrydowym badaczka planuje połączyć elektrody pochodzące z baterii oraz z superkondensatorów, dzięki czemu uzyska większą gęstość energii niż w superkondensatorach, a jednocześnie o większą moc niż w przypadku baterii.

- Praca nad wyzwaniami rynku energetycznego to jednak w dużej mierze praca nad nowymi materiałami, z których tworzone będą elektrody - mówi dr Wilamowska-Zawłocka. Elektroda składa się z dwóch elementów: zbudowanego np. z folii miedzianej lub aluminiowej tzw. kolektora prądowego, na który nakłada się materiał elektrodowy.

- Bardzo istotne są struktura i skład chemiczny materiału elektrodowego, gdyż to właśnie one decydują o jego właściwościach - podkreśla rozmówczyni PAP. Kiedy ładujemy telefon komórkowy, wewnątrz baterii zachodzą reakcje chemiczne, za sprawą których energia elektryczna zamienia się w energię chemiczną. Z kolei przy telefonie odłączonym od prądu, zachodzą reakcje odwrotne i ze zgromadzonej energii chemicznej otrzymujemy energię elektryczną.

Największym problemem dla naukowców jest utrzymanie stabilności materiałów podczas całego cyklu ich życia - czyli przy wielokrotnym ładowaniu i rozładowywaniu. - Chodzi o to, żeby baterie jak najdłużej zachowywały jak największą ilość energii. Idealnie by było, gdyby udało nam się osiągnąć spadek energii nie większy niż 10-20 proc. po 500 czy 1000 cyklach ładowania i rozładowywania - mówi badaczka.

- Baterie charakteryzują się tym, że ich cykl życia jest dosyć krótki - dodaje. Z kolei w superkondensatorach nie zachodzi typowa reakcja chemiczna: ładunek gromadzony jest tylko poprzez proces fizyczny zachodzący na powierzchni materiału. Dzięki temu cykl życia superkondensatorów jest dużo dłuższy - proces ładowania można powtarzać wiele tysięcy razy. Niestety, ceną za to jest brak możliwości zgromadzenia dużej ilości energii. - Ja natomiast chcę uzyskać materiały elektrodowe, w których ta reakcja będzie zachodzić, ale równocześnie będzie odwracalna przez wiele cykli ładowania i rozładowania - podsumowuje badaczka.

Źródło: PAP - Nauka w Polsce, Katarzyna Florencka