Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Χώρας των Βάσκων στην Ισπανία (UPV/EHU) ανέπτυξαν ένα καινοτόμο σύστημα για αποθήκευση ενέργειας χρησιμοποιώντας ηλεκτρόδια κατασκευασμένα από βιομάζα ξύλου, προσφέροντας μια βιώσιμη και οικονομικά αποδοτική λύση. Η ομάδα χρησιμοποίησε ξυλοτεμαχίδια από πεύκα, συγκεκριμένα από Pinus radiata, τα οποία αποτελούν απόβλητο προϊόν από τα πριονιστήρια και ως εκ τούτου είναι άφθονα και φθηνά. Η διαδικασία αυτή, με επικεφαλής την ομάδα έρευνας στερεάς κατάστασης και υλικών, δεν επωφελείται μόνο από τη διαθεσιμότητα του υλικού αλλά και από τη φιλική προς το περιβάλλον φύση του.
Αποθήκευση ενέργειας: Πώς λειτουργεί το καινοτόμο σύστημα
Το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας που δημιούργησαν οι ερευνητές συνδυάζει τα καλύτερα χαρακτηριστικά δύο υφιστάμενων τεχνολογιών: των μπαταριών και των υπερπυκνωτών. Αυτό το υβριδικό σύστημα, γνωστό ως πυκνωτής ιόντων λιθίου (LIC), ενσωματώνει σκληρό άνθρακα για το αρνητικό ηλεκτρόδιο και ενεργό άνθρακα για το θετικό. Η προσέγγιση της ομάδας πέτυχε εντυπωσιακά αποτελέσματα: τα ηλεκτρόδια σκληρού άνθρακα έφτασαν σε υψηλή χωρητικότητα 112 mAh g-1 στους 10C χωρίς να απαιτούνται ακριβά πρόσθετα ή περίπλοκες διαδικασίες. Παράλληλα, τα ηλεκτρόδια ενεργού άνθρακα πέτυχαν 71 mAh g-1 στα 10 A g-1, αποδεικνύοντας την αποδοτικότητά τους, σύμφωνα με το περιοδικό pv.
Η πλήρης κυψέλη αυτού του συστήματος LIC βελτιστοποιήθηκε προσεκτικά, με την έκδοση με τις καλύτερες επιδόσεις να χρησιμοποιεί αναλογία μάζας των ηλεκτροδίων 1:1. Αυτό το κύτταρο λειτούργησε σε ένα εύρος τάσης 1,5-4,0 V και πέτυχε ενεργειακή πυκνότητα έως 111 Wh kg-1 σε 51 W kg-1. Είναι εντυπωσιακό ότι διατήρησε το 60% της χωρητικότητάς της μετά από 10.000 κύκλους σε ρυθμό 10C, γεγονός που δείχνει μακροχρόνια αντοχή. Στην πραγματικότητα, ο σχεδιασμός του συστήματος προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα: αποθηκεύει ενέργεια υψηλής ισχύος, λειτουργεί σε υψηλά επίπεδα ισχύος και μπορεί να αντέξει πολυάριθμους κύκλους φόρτισης-εκφόρτισης.
Η χρήση βιομάζας
Αυτό που κάνει τη μελέτη αυτή ακόμη πιο συναρπαστική είναι η χρήση βιομάζας, ενός άμεσα διαθέσιμου και βιώσιμου πόρου. Αν και δεν είναι όλες οι μορφές βιομάζας κατάλληλες για αυτή την εφαρμογή, η Pinus radiata αποδείχθηκε εξαιρετική πηγή άνθρακα για τα ηλεκτρόδια. Σύμφωνα με τους ερευνητές, η μέθοδος αυτή προσφέρει μια πολλά υποσχόμενη, φιλική προς το περιβάλλον εναλλακτική λύση για τους συμβατικούς πυκνωτές ιόντων λιθίου, δημιουργώντας ένα μονοπάτι για πιο βιώσιμες τεχνολογίες για αποθήκευση ενέργειας. Οι ερευνητές υπογράμμισαν επίσης ότι η ενεργειακά αποδοτική διαδικασία παραγωγής και οι χαμηλές θερμοκρασίες σύνθεσης καθιστούν την προσέγγιση αυτή τόσο οικονομικά αποδοτική όσο και περιβαλλοντικά υπεύθυνη.
Διαβάστε ακόμη
