Wylegując się na wygrzanych słońcem plażach nawet nie przypuszczamy, że otaczające nas zwykłe ziarenka piasku mogą niedługo zrewolucjonizować nasze życie. Właściwie chodzi o rewolucję w produkcji baterii litowo-jonowych, którym zastosowanie obficie występującego w piasku krzemu może trzykrotnie zwiększyć trwałość. Takie akumulatory to dla samych telefonów około trzy dni pracy bez konieczności doładowania, a przecież zasilanych nimi urządzeń używamy znacznie więcej.
- To jest Święty Graal: tani, nietoksyczny, przyjazny dla środowiska sposób produkcji wysokiej wydajności anody baterii litowo-jonowej - powiedział doktorant z Uniwersytetu kalifornijskiego Zachary Favors, który wymyślił "piaskowe" akumulatory.
Na rewolucyjny pomysł wykorzystania piasku wpadł, kiedy siedział na plaży, odpoczywając po surfowaniu. Uświadomił sobie wtedy, że otaczający go materiał zawiera wysoki procent ditlenku krzemu, czyli krzemionki. A to właśnie krzem w ostatnich latach został uznany za lepszy materiał do wykonania anod baterii litowo-jonowych, do których obecnie stosuje się grafit.
Krzem może przechowywać 10 razy więcej energii, problem w tym, że trudno go pozyskać w dużych ilościach i szybko się rozkłada. Jednak piasek może stanowić obfite, a przy tym tanie źródło krzemu.
Nanokrzem jak gąbka
Favors wyszukał w Teksasie zbiornik piasku szczególnie bogatego w krzem i przystąpił do badań laboratoryjnych. Podgrzał oczyszczoną krzemionkę razem z solą i magnezem. W tym procesie sól zadziałała jako pochłaniacz ciepła, natomiast magnez zredukował tlen z krzemionki.
Dzięki temu Favors uzyskał czysty nanokrzem, który utworzył trójwymiarową, mocno porowatą strukturę przypominającą gąbkę. To właśnie porowatość jest jednym z kluczowych czynników zapewniających ulepszenie anod baterii, gdyż zapewnia dużą powierzchnię pozwalającą jonom litu na szybsze przemieszczanie się.
Pierwsze baterie już powstały
Przetestowana przez Favorsa technologia została już opatentowana. Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego wykorzystali ją do produkcji litowo-jonowej baterii wielkości monety. Jej zastosowanie może być bardzo korzystne m.in. w produkcji akumulatorów do telefonów, które będą mogły działać trzy dni bez doładowywania. To spora różnica w porównaniu do stosowanych obecnie baterii, które przy standardowym korzystaniu z aparatu zapewniają mu około jednego dnia pracy bez doładowywania.
Autor: js//tka / Źródło: popsci.com
Źródło zdjęcia głównego: Shutterstock