Një zbulim i rastësishëm këtë vit - mund ta ndryshojë jetën tonë përgjithmonë
Mundësi për të revolucionarizuar mënyrën se si ne fuqizojmë botën tonë.
Herë pas here, teknologjia revolucionare duket sikur ‘shfaqet spontanisht nga ajri’ dhe ndryshon botën tonë. Dinamiti, penicilina, makinat me rreze X dhe madje edhe mikrovalët, janë të gjitha shembuj të zbulimeve të tilla revolucionare aksidentale.
Epo, këtë vit mund të kemi pasur edhe një tjetër. Megjithatë, këtë herë është vendosur jo vetëm të revolucionarizojë mënyrën se si jetojmë, por potencialisht të shpëtojë planetin tonë nga ndryshimet klimatike të afërta duke zhbllokuar një teknologji të pakapshme: bateritë litium-squfur.
“Teknologjia e baterisë e zgjedhur - litium-jon - ka disa anë negative.”
Për dekada, ne kemi kërkuar teknologjinë më të mirë për të fuqizuar stilin tonë modern të jetesës dhe për të mundësuar teknologji të pastër, si makinat elektrike. Që nga fillimi i viteve '90, teknologjia e zgjedhur e baterive ka qenë litium-jon.
Ajo fuqizon gjithçka, nga telefonat dhe Tesla te pajisjet rezervë të rrjetit të energjisë dhe madje edhe satelitët. Por pavarësisht faktit që na kanë sjellë shumë dobi në shekullin e 21-të, ato kanë edhe disa mangësi të mëdha.
Së pari, materialet që nevojiten për t'i ndërtuar ato, si kobalti, zakonisht janë shumë të dëmshme për mjedisin. Ata shkatërrojnë ekosisteme të mëdha dhe madje nxjerrin kimikate toksike. (Në praktikë, ekziston edhe një pyetje humanitare, pasi disa nga kushtet e punës së këtyre minierave janë vdekjeprurëse.)
Pastaj është problemi i ciklit jetësor. Ne kërkojmë kohë më të shpejta të karikimit për pajisjet tona. Kjo vlen për gjithçka, nga telefonat, tek makinat. Por, siç do t'ju thotë kushdo që ka një smartphone, bateritë litium-jon mund të humbasin shpejt kapacitetin nëse i karikoni në mënyrë të përsëritur shpejt.
Kobalt i pastër. (Credit: Alchemist-hp / Wikimedia Commons)
Degradimi i baterisë është një shqetësim serioz, veçanërisht për botën e EV. EV-të e përdorura ndonjëherë mund të jenë të padobishme nëse bateria harxhohet, e cila do të kërkojë vetëm një shumë të vogël për t'u zëvendësuar. Në përgjithësi, kjo po ngadalëson adoptimin e EV dhe gjithashtu do të thotë se mbetjet elektronike, të cilat tashmë janë një problem i konsiderueshëm, vetëm sa do të përkeqësohen.
Ekziston edhe një problem me densitetin po ashtu. Paketat e litium-jonit janë relativisht të dendura me energji, por ato janë ende mjaft të mëdha dhe të rënda. Kjo kufizon gamën e makinave elektrike sepse bateritë janë shumë të rënda dhe i bën ato të padisponueshme për disa aplikacione, si avionët elektrikë komercialë dhe anijet.
Problem tjetër me bateritë litium-jon është shpërthimi eventual i zjarrit, pasi një qelizë e dëmtuar mund të marrë flakë spontanisht dhe të digjet intensivisht.
“Kjo është arsyeja pse shkencëtarët në Drexel po kërkonin një lloj baterie krejt të re, të njohur si litium-squfur.”
Shikuar sipëfaqësisht, litium-squfuri duket se zgjidh të gjitha problemet e litium-jonit. Ai përdor materiale shumë më pak të dëmshme ekologjikisht dhe mund të jetë më i lirë për t'u prodhuar, madje mund të jetë deri në tri herë më i dendur me energji (që do të thotë një bateri më e lehtë) dhe ka shumë më pak gjasa të marrë flakë. Të gjitha pa kompromentuar shpejtësinë e karikimit.
Lyten janë një nga prodhuesit e paktë të baterive litium-squfuri. (Credit: Lyten)
Pra, pse nuk i kemi tashmë ato?
Epo, ata kanë një problem të madh. Derisa një bateri litium-jon mund të përdoret për rreth 2000 cikle karikimi, squfuri litium zakonisht kufizohet vetëm në gjysmën e tij. Pra, pas një ose dy vitesh përdorimi, një bateri litium-squfuri bëhet e papërdorëshme.
Për ta zgjidhur këtë problem, ekipi i Drexel po provonte qasje të reja ndaj litium-squfurit, duke ndryshuar përbërjet në katodën e baterisë.
Qëllimi i tyre ishte të ngadalësonin reaksionin kimik që krijon polisulfide kur bateria ngarkohet dhe shkarkohet. Këto kristale heqin në mënyrë efektive squfurin nga elektroda dhe në fund shkaktojnë një humbje masive të kapacitetit. Ngadalësimi i tyre mund t'i bëjë këto bateri shumë të dendura me energji të zgjasin më gjatë.
Por ajo që gjetën në vend të kësaj ishte diçka e pabesueshme: një fazë kimike squfuri që në thelb ndalon degradimin e baterisë! Ata u tronditën aq shumë nga ky zbulim saqë iu desh të kontrollonin 100 herë për t'u siguruar që nuk po e lexonin gabim.
Kjo fazë kimike njihet si squfur i fazës gama monoklinike, por ishte vërejtur në laborator vetëm në temperatura të larta - mbi 95°C (203°F). Kjo është hera e parë që arrihet në temperaturën e dhomës.
Vlen gjithashtu të përmendet se bateria e tyre është tre herë më e dendur me energji sesa ato litium-jon dhe mund të karikonhen po aq shpejt!
Këto bateri do të peshojnë një të tretën e baterive ekuivalente litium-jon dhe do të kenë dyfishin e jetëgjatësisë së tyre.
Të thuash se ky është një zbulim i jashtëzakonshëm është një nënvlerësim i madh. Por kjo fazë e re e squfurit ka edhe përfitime të tjera, si zvogëlimi i zgjerimit të baterisë dhe rritja e marzheve të sigurisë. Me fjalë të tjera, kjo bateri ka të gjitha shenjat dalluese të baterisë përfundimtare të tregut masiv, dhe këta shkencëtarë e gjetën atë thjesht rastësisht.
Ashtu si me shumicën e zbulimeve aksidentale, shkencëtarët ende nuk e kanë kuptuar se çfarë po ndodh në të vërtetë. Ata ende nuk e dinë pse krijohet kjo fazë e squfurit ose si të sigurojnë që ai të mbetet i tillë. Prandaj nevojiten kërkime të mëtejshme për t'iu përgjigjur këtyre pyetjeve në mënyrë që të zhvillohet një bateri e besueshme që mund të përdoret në miliarda kompjuterë, makina elektrike dhe pajisje tjera të ngjashme.
Kjo do të thotë se automjetet elektrike më të shpejta dhe më efikase me rreze prej mijëra miljesh do të jenë komercialisht të zbatueshme me një kosto të ngjashme me ato të sotme. Për më tepër, ato në fakt do të ishin ende të dobishme në 10 vjet, duke reduktuar në mënyrë dramatike mbetjet dhe duke rritur shkallën e adoptimit të EV.
Me pak fjalë, bateritë litium-squfur mund të lejojnë një gamë të madhe aktivitetesh të bëhen elektrike, duke i bërë emetimet neto zero shumë më të realizueshme.
Litium, squfuri dhe materiale të tjera që e bëjnë këtë bateri të re gjenden me bollëk në Tokë. Kjo do të thotë që ne mund të minimizojmë në mënyrë drastike ndikimin ekologjik të minierave, si dhe të sigurojmë një zinxhir furnizimi më të fortë.
Depozitat e squfurit në Yellowstone në një pranverë të nxehtë. (Credit: Lukas Kloeppel / Pexel)
Por ky nuk është fundi i këtij zbulimi. Ekipi në Drexel tashmë po kërkon përdorimin e këtij zbulimi për të prodhuar bateri me natrium-squfur. Duke hequr nevojën për litium, ato mund t'i bëjnë bateritë edhe më ‘miqësore’ me mjedisin dhe të eliminojnë një pengesë masive të zinxhirit të furnizimit, duke siguruar që adoptimi i EV të mund të vazhdojë me shpejtësitë marramendëse që planifikojnë prodhuesit e makinave.
Ky zbulim i rastësishëm në Drexel është vendosur të revolucionarizojë përdorimin e energjisë në botë dhe të ndihmojë njerëzimin të kalojë drejt një shoqërie më të pastër dhe neutrale ndaj karbonit. Le të shpresojmë vetëm se ekipi në Drexel mund ‘ta nxjerrë’ këtë teknologji nga laboratori sa më shpejt të jetë në duart tona.
