Gyles Lewis
0 
976
65
Nanotuburile de carbon, ilustrate aici, ar putea fi obținute din dioxid de carbon recoltate din atmosferă; le-am putea folosi pentru a crea baterii negative cu carbon. Andrzej Wojcicki / Getty Images Lupta împotriva încălzirii globale lente s-a concentrat, în mare parte, pe oamenii înțărcați departe de arderea combustibililor fosili care emit dioxid de carbon și contribuie la efectul de seră. De asemenea, s-a depus mult efort pentru a găsi modalități de a capta CO2 ieșiți din aer și puneți-l undeva unde nu poate face rău. Desigur, soluția perfectă ar fi să realizezi ambele lucruri simultan. Ce se întâmplă dacă ai putea lua CO2 din atmosferă și folosiți-o ca sursă de energie mai curată, reducând nevoia de a arde combustibil fosil?
Oamenii de știință de la universitățile Vanderbilt și George Washington au găsit o modalitate de a face acest lucru. Într-o lucrare publicată astăzi în revista American Chemical Society, ACS Central Science, ei descriu un proces de extragere a carbonului din CO atmosferică2, și apoi folosiți-l pentru a face nanotuburi de carbon. Nanotuburile vor fi apoi utilizate pentru a înlocui electrozii de grafit din bateriile cu ioni de litiu pentru mașinile cu motor electric.
În teorie, am putea crea nu doar mașini electrice neutre din carbon, ci și negative, care să stocheze energia și să contracareze daunele din mediul trecut.
„Având în vedere performanțele lor mai bune, costurile reduse proiectate și capacitatea de a elimina un gaz cu efect de seră, este probabil ca mașinile echipate cu baterii de nanotub de carbon să devină norma”, spune unul dintre oamenii de știință, profesorul de chimie GWU Stuart Licht, prin e-mail.
Într-un comunicat de presă care anunță dezvoltarea, Vanderbilt profesor asistent de inginerie mecanică, Cary Pint, a spus: „Imaginează-ți o lume în care fiecare vehicul electric sau o instalație de baterii la scară de rețea nu ne-ar permite doar să depășim păcatele de mediu ale trecutului nostru, spune ci și oferă un pas către un viitor durabil pentru copiii noștri. "
Cum ar funcționa acest lucru?
Noua metodă de fabricare a bateriei utilizează un proces dezvoltat de Licht și colegii săi GWU pentru captarea carbonului și utilizarea acestuia pentru fabricarea nanofibrelor de carbon, care pot fi grupate pentru a crea nanotuburi. Acest proces implică utilizarea energiei solare concentrate pentru a crea o baie topită de substanțe chimice care ajunge la 780 grade C (1.349 grade F). Când se adaugă aer în celulă, dioxidul de carbon se dizolvă atunci când este supus căldurii și curentului direct de la electrozii de nichel și oțel.
Procesul electrochimic solar termic (STEP) transformă dioxidul de carbon atmosferic în nanotuburi de carbon care pot fi utilizate în baterii avansate. Julie Turner / Universitatea Vanderbilt Pe măsură ce gazul se descompune, moleculele de carbon se agață de electrozi și se acumulează în nanofibre. După ce Licht și echipa sa și-au publicat activitatea în 2015, aceasta a promis că va fi un potențial schimbător de jocuri. Nu numai că a furnizat o metodă de creare a nanofibrei de carbon mai ieftină decât metodele anterioare, dar a oferit și o modalitate de a extrage cantități uriașe de dioxid de carbon din atmosferă.
Când a fost anunțată această dezvoltare anul trecut, Licht a spus că a avut în vedere construirea unui șir de gigant C02-plante cu nanofibre dimensiunea orașelor în locuri cu o populație slab populată, precum Australian Outback, și deșerturile Sahara și Mojave.
Deoarece este super-rezistent, precum și ușor, nanofibra de carbon a fost oferită ca materialul viitorului pentru toate, de la grinzile zgârie-nori până la fuselajele aeronavelor. Dar nanotuburile de carbon create din astfel de fibre sunt, de asemenea, destul de grozave pentru fabricarea bateriilor, deoarece suprafața mare a acestora le permite să stocheze mai mult decât alte forme de carbon. În 2010, cercetătorii Institutului Tehnologic din Massachusetts au creat o baterie experimentală cu nanotuburi de carbon care aveau o a treia capacitate mai mare decât o baterie convențională de litiu-ion și de 10 ori mai mare decât puterea.
Cercetătorii GW și Vanderbilt raportează că o baterie litiu-ion cu electrozi de nanotub de carbon funcționează, de asemenea, puțin mai bine decât o baterie convențională de litiu-ion și că impulsul este amplificat atunci când bateria este încărcată rapid..
Când au folosit nanotuburile pentru a înlocui electrozii de grafit într-o baterie cu ion de sodiu, un alt tip de stocare, au obținut o îmbunătățire și mai mare - de aproximativ 3,5 ori mai mare decât performanța. Ambele tipuri de baterii echipate cu nanotuburi de carbon au suportat cu succes 10 săptămâni de încărcare și descărcare continuă, fără semne de oboseală.
Aplicații practice pentru avansuri
Potrivit Licht, introducerea bateriilor cu nanotuburi de carbon în mașini va „oferi alternative fără emisii de gaze cu efect de seră la procesele de combustibil fosil din zilele noastre industriale și de transport”.
Gina Coplon-Newfield, directorul Inițiativei Vehiculelor Electrice Sierra Club, a declarat că, deși nu a văzut încă specificul descoperirii Vanderbilt-GWU, „sună cu adevărat intrigant”. "În general, suntem foarte încurajați de ceea ce vedem că se întâmplă în tehnologia bateriilor în aceste zile", spune Coplon-Newfield. „Asta înseamnă atât în ceea ce privește progresele tehnologice, cât și în costurile scăzute”.
Procesul de utilizare a dioxidului de carbon atmosferic pentru fabricarea bateriilor nu ar trebui doar folosit pentru mașinile electrice. De asemenea, ar putea fi folosit pentru a face baterii cu litiu-ion pentru dispozitive electronice, precum și în baterii mult mai mari care ar putea fi utilizate pentru stocarea energiei electrice generate de panourile solare și turbinele eoliene.
Dispunerea acestui tip de depozitare este crucială pentru dezvoltarea viitoarelor rețele electrice „inteligente” care se bazează pe surse de electricitate mai mici, descentralizate, în loc să depindă de instalații imense de cărbune.
Acum este interesant Utilizarea bateriilor ca dispozitive de stocare a energiei se întoarce de sute, dacă nu de mii, de ani.