Â

WIAT

N

AUKI

Czerwiec 1997 23

Plastikowa moc

Demonstracja mocy

lekkich akumulatorów

A

kumulatory sà ci´˝kie i mo˝e
to potwierdziç ka˝dy, kto dêwi-
ga∏ przenoÊny komputer. W

niektórych zastosowaniach, od sateli-
tów po sprz´t bojowy, oznacza to coÊ
wi´cej ni˝ po prostu niewygod´ – po-
wa˝nie ogranicza skutecznoÊç dzia∏a-
nia sprz´tu. Badacze z Johns Hopkins
University zaproponowali obiecujàce
rozwiàzanie – akumulator zrobiony
w ca∏oÊci z tworzywa sztucznego. Jesz-
cze kilka lat temu powszechnie uwa˝a-
no, ˝e wykonanie takiego urzàdzenia
jest niemo˝liwe. Jednak w marcu br. Jo-
seph J. Suter z Applied Physics Labo-
ratory (Laboratorium Fizyki Stosowa-
nej) zademonstrowa∏ je U.S. Air Force
wspierajàcym finansowo te badania. Jest
to akumulator z tworzywa sztuczne-
go umo˝liwiajàcy godzinne zasilanie
radiotelefonu.

Skonstruowanie takiego akumulatora

wiàza∏o si´ z pokonaniem kilku technicz-
nych przeszkód. WÊród nich najbardziej
oczywista jest ta, ˝e tworzywa sztuczne
sà zwykle izolatorami. Mo˝na to jednak
zmieniç, wprowadzajàc do niektórych
typów polimerów „domieszki”. Do-
mieszkami sà substancje, które albo do-
starczajà dodatkowych elektronów do
przenoszenia ∏adunku, albo zabierajà
elektrony, tworzàc „dziury” przewodzà-
ce ∏adunek przez przyjmowanie elektro-
nów. Zwiàzki chemiczne zwane polipir-
rolami stosuje si´ obecnie, w kombinacji
z metalami, w dost´pnych na rynku
ogniwach, akumulatory jednak wykona-
ne wy∏àcznie z polipirroli dajà zbyt ni-
skie napi´cie, by mog∏y byç u˝yteczne.

Ostatnio Theodore O. Poehler i Peter

C. Searson z Johns Hopkins University

skonstruowali z∏o˝one z
cienkich warstw, wielokrot-
nie ∏adowalne ogniwa, któ-
re dajà napi´cie dochodzàce
do 3 V – wystarczajàco wy-
sokie, aby mog∏o byç przy-
datne. Starannie dobrana
kombinacja tworzyw sztucz-
nych pos∏u˝y∏a im za elek-
trody (rozpoznanych jako
fluorofenylotiofeny). ¸àczy
je ˝el polimerowy zawiera-
jàcy zwiàzek boru. Ogniwa
te mogà zmagazynowaç wi´-
cej energii elektrycznej w
przeliczeniu na gram ni˝
ogniwa kwasowo-o∏owiowe lub niklo-
wo-kadmowe, chocia˝ jeszcze nie tak
du˝o jak akumulatory litowe.

Suter, który opracowuje u˝ytkowà

form´ ogniw z tworzyw sztucznych,
twierdzi, ˝e brak metalu czyni je bez-
pieczniejszymi i bardziej przyjaznymi
dla Êrodowiska od akumulatorów za-
wierajàcych o∏ów, kadm lub lit. Zapew-
nia te˝, ˝e badacze zajmujàcy si´ aku-
mulatorami w zasadzie „wierzà, ˝e
w przysz∏oÊci przestawimy si´ na aku-
mulatory polimerowe lub plastikowe”.

Innà zaletà akumulatorów z tworzyw

sztucznych jest ich elastycznoÊç, co po-
zwala dopasowaç je do nieregularnych
przestrzeni. W jednym z pierwszych
projektów przeznaczonych do prezen-
tacji proponuje si´ wykorzystanie ich
w po∏àczeniu z bateriami s∏onecznymi
w turystycznych odbiornikach Global-
nego Systemu Lokalizacji (GPS). W ro-
ku 1998 planowane jest testowanie ba-
terii takich ogniw na satelicie. Suter
mówi, ˝e interesujà si´ nimi nawet
sprzedawcy hamburgerów w celu ich
zastosowania w gadajàcych torbach pa-
pierowych. Obecnie naradza si´ on
z wytwórcami baterii, w jaki sposób
akumulatory te zrolowaç, by otrzymaç
ogniwa rozmiaru AA.

Akumulatory z tworzyw sztucznych

majà kilka wad. Do optymalnego na∏a-

dowania potrzebujà specjalnych uk∏a-
dów elektronicznych. Ponadto, jak za-
uwa˝a Suter, powinny byç hermetycz-
nie zamkni´te – co nie jest ∏atwe.
W dodatku terroryÊci mogliby uznaç je
za u˝yteczne do budowy niewykrywal-
nych bomb-listów.

Obawa przed takim zastosowaniem

zadecydowa∏a, ˝e odmówi∏ dalszych
informacji badaczowi z Iraku. Dotych-
czas wyprodukowane akumulatory
z tworzyw sztucznych majà celowo
wbudowanà metalowà siatk´, dzi´ki
czemu sà wykrywalne aparatami
rentgenowskimi.

Jak deklaruje Suter, ˝adna z tych wad

najprawdopodobniej nie b´dzie stano-
wiç przeszkody we wprowadzeniu ich
do sprzeda˝y. Poehler twierdzi ponad-
to, ˝e nowe materia∏y elektrodowe, któ-
re przechodzà obecnie pierwsze testy,
mogà zmagazynowaç 10 razy wi´cej
energii ni˝ fluorofenylotiofeny.

Akumulatory z tworzyw sztucznych,

gdyby znalaz∏y rzeczywiÊcie zastoso-
wanie, mog∏yby staç si´ prawdziwà ma-
szynà do robienia pieni´dzy. Zespó∏
z Johns Hopkins University spodziewa
si´, ˝e w lecie tego roku zostanà wyda-
ne patenty pokrywajàce swoim zakre-
sem wszystkie typy polimerowych aku-
mulatorów.

Tim Beardsley

MATERIA¸OZNAWSTWO

CA¸KOWICIE PLASTIKOWY akumulator

mo˝e daç nawet 3V napi´cia.

MARTIN H. SIMON

SABA