Kraby mogą pomóc naukowcom w stworzeniu tanich akumulatorów w zgodzie z ideą zrównoważonego rozwoju

Akumulatory litowo-jonowe przy wielu zaletach posiadają też nie mniejszą ilość wad. Jedną z najpoważniejszych bolączek jest ich wpływ na środowisko, zarówno podczas wydobycia materiałów do produkcji, jak i po zakończeniu użytkowania. Nic więc dziwnego, że zespoły naukowców z całego świata starają się opracować technologię, dzięki której lit będzie można zastąpić sodem. Jak się okazuje, pomóc w tym mogą kraby, a dokładniej ich pancerze.

Chitozan zawarty w pancerzach krabów może być źródłem węgla, który świetnie sprawdzi się jako materiał w anodzie akumulatora sodowo-jonowego dzięki dużej powierzchni sorpcji.

Samsung opatentował akumulatory z kulkami grafenowymi

Magazynowanie energii jest jednym z kluczowych problemów, z jakimi musi mierzyć się energetyka. Chociaż istnieje wiele rozwiązań w dużej skali, w postaci chociażby magazynów grawitacyjnych czy kawern ze sprężonym powietrzem, to w kontekście motoryzacji czy smartfonów trzeba stawiać na sprawdzone, aczkolwiek niezbyt przyjazne środowisku akumulatory litowo-jonowe. Ogromne zużycie wody (od 2 do 4 milionów litrów na tonę uzyskanego metalu) w trakcie wydobycia litu oraz problematyka recyklingu zużytych baterii sprawiły, że naukowcy zaczęli poszukiwać alternatyw. Jedną z nich jest zastąpienie najlżejszego metalu świata sodem. W opracowaniu bardziej przyjaznych środowisku akumulatorów sodowo-jonowych mogą pomóc kraby, a dokładniej chitozan zawarty w ich pancerzach. 

Innowacja na rynku smartfonów. Już niebawem pojawią się akumulatory nadające się do regeneracji

Chitozan jest biopolimerem z grupy polisacharydów, który wykazuje wysoką biozgodność, dzięki czemu wykorzystywany w medycynie, a także, co ważniejsze w kontekście akumulatorów, posiada dużą powierzchnię sorpcyjną. Chińscy naukowcy przeprowadzili uwęglenie pancerzy krabów, a po oczyszczeniu uzyskanego biowęgla wykorzystali go do stworzenia dwóch kompozytów z siarczkami cyny i żelaza (proces przedstawiono na schemacie wyżej, pochodzącym z artykułu opisującego badania). Okazało się, że zastosowanie tychże kompozytów jako materiału w anodach znacznie zwiększa przewodność elektryczną i zdolność do transportu jonów sodu wewnątrz akumulatora. Innymi słowy, charakteryzuje się on większą sprawnością. Poważną wadą jest jednak liczba cykli ładowania - akumulator wykorzystujący anody z kompozytów FeS₂/C i SnS₂/C można ponownie naładować zaledwie 200 razy.

Akumulator do smartfona z odpadów jądrowych? NDB ma plan

Zanim jednak zniknie optymizm warto zauważyć, że głównym celem przeprowadzanego eksperymentu było znalezienie materiału, który ułatwi transport kationów. Dalsze badania będą zapewne ukierunkowane na możliwości wydłużenia życia takiego akumulatora. Zalety anod wykorzystujących biowęgiel takie jak niskie kosztay, duża pojemność sorpcyjna, a także zmniejszony wpływ na środowisko są warte dalszych analiz. Na koniec warto wspomnieć, że w trakcie eksperymentu nie ucierpiał żaden skorupiak - wykorzystano jedynie pancerze lub ich fragmenty powstałe w wyniku linienia krabów. Według szacunków, w zależności od gatunku, stawonogi te zrzucają zewnętrzną warstwę ciała około 20 razy w życiu. Produkcja biowęgla mogłaby więc odbywać się bez negatywnego wpływu na kraby.