60.000 de cicluri de încărcare sună, la prima vedere, a greșeală de tipar. Este totuși cifra pe care o raportează o echipă de cercetători australieni pentru o baterie zinc-iod cu electrolit pe bază de apă, după ce au rezolvat problema de stabilitate care ținea această chimie departe de aplicațiile reale.
De ce ceda până acum o baterie zinc-iod
Chimia zinc-iod are avantaje evidente pe hârtie: materii prime ieftine și abundente, electrolit apos neinflamabil și zero dependență de litiu sau cobalt. Are însă și un defect greu de ocolit. Compușii cu iod migrează departe de catod, ajung la electrodul de zinc și îl atacă, degradând progresiv celula.
Soluțiile încercate până acum – imobilizarea compușilor cu aditivi încărcați electric sau capturarea lor în materiale poroase – au dat rezultate parțiale. Fie iodul rămânea blocat prea bine și nu mai participa la reacție, fie scăpa oricum.
Cușca moleculară făcută din amidon
Echipa de la Flinders University a abordat problema altfel. Cercetătorii au folosit ciclodextrina, o moleculă inelară obținută din amidon, pe care au transformat-o într-o rețea polimerică. Rezultatul funcționează ca o cușcă: reține compușii cu iod în apropierea catodului, dar le permite în continuare să participe la reacția electrochimică.
Echilibrul este esențial. Una dintre variantele de material a lucrat mult mai bine decât alta, care lega compușii prea strâns și bloca reacția. Versiunea reușită a păstrat aproape întreaga capacitate după peste 60.000 de cicluri de încărcare-descărcare, iar la testele cu curent ridicat s-a reîncărcat în aproximativ trei minute.
Pentru comparație, celulele litiu-fier-fosfat folosite astăzi în stocarea casnică sunt garantate în general pentru câteva mii de cicluri, iar acumulatorii litiu-ion din electronice ajung rar peste o mie. Diferența de ordin de mărime este exact motivul pentru care rezultatul a atras atenția.
De ce nu va ajunge în telefonul tău
Tehnologia nu are nicio șansă să înlocuiască acumulatorii din smartphone-uri sau laptopuri. Chimia zinc-iod nu oferă densitatea energetică volumetrică necesară unor dispozitive subțiri: pentru aceeași energie, ai nevoie de mult mai mult volum.
Exact acest dezavantaj devine însă irelevant în stocarea staționară. Într-un dulap montat pe peretele casei sau într-un container dintr-un parc fotovoltaic, volumul contează mult mai puțin decât durata de viață, prețul și riscul de incendiu. Iar aici, electrolitul apos neinflamabil și zaharurile vegetale ieftine schimbă complet ecuația față de litiu-ion.
Ce ar însemna pentru o casă cu panouri solare
Miza reală pentru consumatori este stocarea la domiciliu. O baterie care rezistă zeci de ani ar elimina cheltuiala cu înlocuirea sistemului la fiecare zece-cincisprezece ani, principala componentă ascunsă din costul unei instalații fotovoltaice cu acumulatori. Energia produsă ziua ar putea fi folosită seara sau păstrată pentru pene de curent, fără grija degradării rapide.
Am analizat în detaliu ce presupune alimentarea unei case exclusiv din energie solară, inclusiv costurile reale ale bateriilor, iar despre soluțiile comerciale actuale am scris când Tesla a deschis comenzile pentru Powerwall 3. Presiunea pe lanțul de aprovizionare rămâne uriașă: investițiile anunțate în fabrici de celule solare se măsoară în miliarde de dolari.
Cât mai durează până la produs
Aici intervine nuanța obligatorie. Trecerea de la o celulă de laborator la un produs fabricat în serie rămâne dificilă, iar autorii nu promit termene scurte. Estimarea realistă este de câțiva ani până când bateriile zinc-iod ar putea ajunge la clienți individuali, iar primele aplicații vor fi cel mai probabil industriale sau la scara rețelei, nu casnice.
Rezultatele au fost publicate în revista Angewandte Chemie. Ca la orice anunț de acest tip, testul decisiv nu este numărul de cicluri obținut în laborator, ci dacă performanța se menține atunci când celula este produsă în volume mari, la un cost care poate concura cu litiu-fier-fosfatul.
Surse: Digital Trends, Angewandte Chemie.
