Καμιά φορά οι μεγάλες τεχνολογικές εξελίξεις του μέλλοντος βρίσκονται μπροστά στα μάτια μας, αλλά εμείς δεν τις βλέπουμε.
Κάτι τέτοιο συμβαίνει με τον κλάδο των συσσωρευτών ενέργειας, κοινώς των μπαταριών, ο οποίος εφεξής θα βαδίσει χέρι-χέρι με τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και την ηλεκτροκίνηση ως μοχλός για την περαιτέρω διείσδυση και την ανάπτυξή τους.
Αυτή την περίοδο, η υπ’ αριθμόν ένα προσέγγιση για την αύξηση της διάρκειας ζωής των μπαταριών, ειδικά της τεχνολογίας ιόντων-λιθίου, ονομάζεται νανοτεχνολογία.
Οι μπαταρίες ιόντων-λιθίου
χρησιμοποιούνται σε πολλά χρηστικά αντικείμενα με υψηλές ενεργειακές ανάγκες, από κινητά τηλέφωνα και υπολογοστές έως φωτογραφικές μηχανές και αυτοκίνητα.
Η πηγή της ενέργειάς τους είναι μια άνοδος γραφίτη, υλικό με βάση τον άνθρακα. Ωστόσο, μεγάλο ζητούμενο παραμένει η αύξηση της αποδοτικότητας και η επιμήκυνση της διάρκειας ζωής.
Η λύση φαίνεται ότι βρίσκεται στην ουσία που υπάρχει σε μεγαλύτερη αφθονία στον φλοιό της γης: στο διοξείδιο του πυριτίου (SiO)2 , το οποίο δεν είναι τίποτε άλλο από την άμμο.
Η νέα γενιά μπαταριών θα βασίζεται στην άμμο ως υλικό για την παραγωγή νανοπυριτίου, υλικού που θα χρησιμοποιηθεί για την άνοδο των μπαταριών ιόντων-λιθίου.
—Πώς λειτουργεί;
Οι μπαταρίες λειτουργούν με τη ροή ηλεκτρονίων. Τα ηλεκτρόνια συγκεντρώνονται στον αρνητικό πόλο και κινούνται προς τον θετικό μέσω ενός αγώγιμου υλικού. Με αυτόν τον τρόπο, η κίνηση των ηλεκτρονίων από την άνοδο στην κάθοδο τροφοδοτεί ό,τι συνδέεται με την μπαταρία.
Δυστυχώς, οι μπαταρίες περιέχουν περιορισμένη ποσότητα ενέργειας για να τροφοδοτηθεί αυτή η ηλεκτροχημική διαφορά. Εδώ έρχεται η άμμος.
Έρευνα επιστημόνων του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Ρίβερσαϊντ έδειξε ότι το διοξείδιο του πυριτίου έχει πολύ υψηλή ενεργειακή δυναμικότητα και οι άνοδοί του διαρκούν τρεις φορές περισσότερο από τις συμβατικές που βασίζονται στον άνθρακα.
Επιπλέον, οι μπαταρίες ιόντων-λιθίου που βασίζονται στο πυρίτιο φορτίζονται ευκολότερα και ζυγίζουν λιγότερο από τις συμβατικές.
Η δυσκολία ανακύπτει στην επεξεργασία και τον καθαρισμό της άμμου. Οι κόκκοι χαλαζία διογκώνονται έως 300% κατά τη διαδικασία της λιθίωσης, καθιστώντας τα σωματίδια πυριτίου μεγαλύτερα και περισσότερο ευάλωτα σε θραύσεις.
Ακόμα και όταν ο διαχωρισμός των υλικών γίνεται σωστά, το κόστος είναι υψηλό. Μπορεί το βασικό υλικό να είναι φθηνό και άφθονο ωστόσο η προετοιμασία δεν είναι: οι νανοδομές που προκύπτουν δεν είναι ακόμα οικονομικά αποδοτικές για να παραχθούν σε κλίμακες κιλού.
Παρόλα αυτά, η άμμος παραμένει μια άμεσα διαθέσιμη, μη τοξική και περιβαλλοντικά φιλική λύση για καλύτερες μπαταρίες.
