Strona głównaTechnologieZielony magazyn energii z polskiej...

Zielony magazyn energii z polskiej uczelni

Na Uniwersytecie Jagiellońskim ucze­ni opra­co­wa­li eko­lo­gicz­ną meto­dę pro­duk­cji maga­zy­nów ener­gii. Wskazują, że sto­so­wa­nie się do kodek­su zie­lo­nej che­mii prę­dzej czy póź­niej sta­nie się koniecz­no­ścią, a alter­na­tyw­ne meto­dy pro­duk­cji aku­mu­la­to­rów pozwa­la­ją unie­za­leż­nić się od dostaw­ców rzad­kich, kosz­tow­nych i szko­dli­wych dla śro­do­wi­ska surow­ców. Polski maga­zyn ener­gii może być wydaj­ny i ekologiczny.

Prognozy ana­li­ty­ków BloombergNEF wska­zu­ją, że do 2030 r. rynek maga­zy­nów ener­gii w ska­li glo­bal­nej uro­śnie 15-​krotnie. Wyzwaniem sta­je się dostęp do mate­ria­łów rzad­kich, bar­dzo podat­nych na wzrost cen. Chodzi przede wszyst­kim o kobalt, nikiel i lit, ale tak­że o inne surow­ce, jak np. gra­fit potrzeb­ny do wypro­du­ko­wa­nia anod. Polscy ucze­ni z Centrum Transferu Technologii UJ zna­leź­li na to spo­sób.

Bateria wyższej mocy

CAG tech­no­lo­gia, któ­ra pozwa­la wytwa­rzać mate­ria­ły ano­do­we w opar­ciu o żel węglo­wy – car­bo­gel. Pozyskuje się go się ze ze skro­bi, czy­li na przy­kład z ryżu, ziem­nia­ków czy kuku­ry­dzy. Następnie skro­bia prze­cho­dzi żela­ty­ni­za­cję z uży­ciem wody (pro­ce­sy zie­lo­nej che­mii) i final­nie kon­tro­lo­wa­ną piro­li­zę ze spa­la­niem wydzie­la­ją­cych się gazów. 

CAG pozwa­la cał­ko­wi­cie zastą­pić w pro­duk­cji aku­mu­la­to­rów pozy­ski­wa­ny z paliw kopal­nych gra­fit, bez uszczerb­ku na wydaj­no­ści bate­rii. Wykazuje porów­ny­wal­ną gęstość ener­gii do aku­mu­la­to­rów z natu­ral­nym gra­fi­tem, a dodat­ko­wo ma tę prze­wa­gę, że pozwa­la na uzy­ska­nie wyż­szej mocy.

Materiał ano­dy CAG moż­na zin­te­gro­wać z dowol­ną kla­są naj­no­wo­cze­śniej­szych katod w ogni­wach litowo-​jonowych. Wykonane testy potwier­dzi­ły wyso­ką żywot­ność anod CAG na pozio­mie ponad 1500 cykli naładowanie/​rozładowanie.

Opracowany car­bo­gel jest odpo­wied­ni do pro­duk­cji zie­lo­nych ogniw litowo-​jonowych o obni­żo­nym śla­dzie węglo­wym. Ogromną korzy­ścią jest przy tym swo­bod­ny dostęp do surow­ca i cał­ko­wi­te unie­za­leż­nie­nie się od zagra­nicz­nych dostaw­ców grafitu. 

prof. Marcin Molenda, kie­ru­ją­cy na UJ Zespołem Technologii Materiałów i Nanomateriałów.

Bez kobaltu

Z kolei LKMNO jest autor­ską tech­no­lo­gią, któ­ra pozwa­la wypro­du­ko­wać wyso­ko­na­pię­cio­we kato­dy do aku­mu­la­to­rów litowo-​jonowych. W porów­na­niu do mate­ria­łów NMC nie potrze­bu­je kobal­tu, 5‑krotnie obni­ża ilość niklu i 2‑krotnie litu. Produkcja opie­ra się na wod­nej tech­ni­ce, z eta­pem susze­nia kon­den­sa­cyj­ne­go i kal­cy­na­cji w umiar­ko­wa­nych tem­pe­ra­tu­rach czy­li przy niskiej energochłonności. 

We współ­cze­snych bate­riach litowo-​jonowych lit, któ­ry jest dość kosz­tow­ny, pra­cu­je w oko­ło 50 proc. To czy­ste mar­no­traw­stwo. W mode­lu LKMNO jest on wyko­rzy­sta­ny w 100 procentach.

prof. Marcin Molenda

Co istot­ne, taka kato­dę powsta­je w eko­lo­gicz­nym mode­lu one-​pot. To ozna­cza, że nie powsta­ją w nim żad­ne sta­łe czy płyn­ne odpa­dy, a gazy pro­ce­so­we są prze­twa­rza­ne do dwu­tlen­ku węgla, azo­tu i pary wodnej. 

Katodę LKMNO moż­na bez pro­ble­mu zin­te­gro­wać z róż­ny­mi rodza­ja­mi anod, w tym z CAG i elek­tro­li­tem wyko­rzy­sty­wa­nym we współ­cze­snych ogni­wach litowo-​jonowych. LKMNO nada­je się do pro­duk­cji ogniw o dużej mocy i dużej pojem­no­ści, m.in. do pojaz­dów z napę­dem elek­trycz­nym (BEV).

Akumulator zabezpieczony przed samozapłonem

Prof. Marcin Molenda wska­zu­je na jesz­cze inną tech­no­lo­gię wła­sne­go autor­stwa – CCL (Carbon Conductive Layer). Polega ona na pre­cy­zyj­nym pokry­wa­niu zawar­tych w maga­zy­nach ener­gii mate­ria­łów aktyw­nych cien­ką powło­ką węglo­wą, o gru­bo­ści zale­d­wie kil­ku nano­me­trów. Pozwala dokład­nie zapro­jek­to­wać para­me­try maga­zy­nu, w tym czas roz­ła­do­wa­nia czy limi­ty obcią­żeń. W dodat­ku w zasa­dzie wyeli­mi­no­wa­no dzię­ki temu ryzy­ko samozapłonu.

Materiał węglo­wy doda­wa­ny do aku­mu­la­to­rów ma na celu zapew­nić odpo­wied­nie prze­wod­nic­two elek­trycz­ne. Dotychczas sto­so­wa­ne tech­no­lo­gie nie pozwa­la­ją jed­nak w pre­cy­zyj­ny spo­sób roz­miesz­czać czą­ste­czek węglo­wych pomię­dzy ziar­na­mi mate­ria­łów aktyw­nych. W rezul­ta­cie do aku­mu­la­to­rów doda­wa­ne są znacz­ne ilo­ści węgla, a im jest go wię­cej, tym mniej­sze są moż­li­wo­ści zagęsz­cza­nia w nich ener­gii. Ponieważ aku­mu­la­tor pod­czas pra­cy pod­le­ga waha­niom tem­pe­ra­tu­ry, przy nie­rów­no­mier­nie roz­miesz­czo­nych czą­stecz­kach mate­ria­łu węglo­we­go wzra­sta ryzy­ko uru­cho­mie­nia nie­od­wra­cal­nej reak­cji samo­za­pło­nu aku­mu­la­to­ra. Nasza powło­ka CCL eli­mi­nu­je takie ryzyko.

prof. Marcin Molenda

Podobnie jak inne tech­no­lo­gie opra­co­wa­ne przez zespół z UJ, rów­nież przy CCL zasto­so­wa­no pro­ces zie­lo­nej che­mii, wiec przy pro­duk­cji nie powsta­ją żad­ne odpa­dy. Technologię CCL moż­na zasto­so­wać w ogni­wach litowo-​jonowych. Testy pro­to­ty­pów wyka­za­ły wyso­ką żywot­ność aku­mu­la­to­rów się­ga­ją­cą aż 3 tys. cykli.

Polski magazyn energii czeka na inwestora

Opracowane tech­no­lo­gie aku­mu­la­to­ro­we mają ogrom­ny poten­cjał wdro­że­nio­wy. Ważne jest, by na rynek wpro­wa­dzał je pod­miot o odpo­wied­nio boga­tym doświad­cze­niu i ska­li działania. 

– mówi dr inż. Gabriela Konopka-​Cupiał, Dyrektor Centrum Transferu Technologii CITTRU.

Zespół Technologii Materiałów i Nanomateriałów Uniwersytetu Jagiellońskiego objął swo­je wyna­laz­ki ochro­ną paten­to­wą. Na potrze­by komer­cja­li­za­cji tech­no­lo­gii jej twór­ca zało­żył przy spół­kę UJ MarCelLi Adv Tech. Uczeni dekla­ru­ją, że są goto­wi współ­pra­co­wać z pod­mio­ta­mi zewnętrznymi.

Podaj dalej
Redakcja EcoReporters
Redakcja EcoReportershttps://ecoreporters.pl
Miejsce, gdzie znajdziesz informacje ze świata ekologii, opinie i analizy. Wszystko o czym powinniście wiedzieć, co się dzieje w świecie #eco. Bez #fakenews. Tylko dla tych, którzy na serio podchodzą do wiedzy o środowisku, w jakim żyjemy.
Czytaj także

Energetyczna transformacja Warszawy. Jak budować sieć przyszłości w dialogu z mieszkańcami?

Rozwój infrastruktury elektroenergetycznej w Warszawie wymaga nie tylko inżynieryjnej precyzji, ale także stałego dialogu. Nowe inicjatywy informacyjne przybliżają mieszkańcom i samorządom kulisy kluczowych inwestycji.

Brama do Puszczy: Nowoczesna architektura niskoemisyjna w służbie naturze

Projekt Centrum Sztuki i Науki o Drewnie Xylopolis w Hajnówce pokazuje, jak ekologiczne budownictwo drewniane może współgrać z bezcennym ekosystemem Puszczy Białowieskiej.
123ObserwującyObserwuj
energetycznie

Zakaz dla kotłów na pellet w uchwale antysmogowej budzi sprzeciw

Nie tylko węgiel jest niemile widziany w uchwałach antysmogowych. Jak się okazuje, także piece na pellet mogą dostać zakaz wykorzystywania. Duży polski producent kotłów...

Zielona energia w każdej godzinie

Polenergia, spółka kontrolowana przez Dominikę Kulczyk, chwali się, że dostarczy klientom indywidualnym i biznesowym energię elektryczną z odnawialnych źródeł. Certyfikat TÜV SÜD potwierdza, że...

Jak osuszyć las?

1975 "Jak wiadomo, zagadnienie wpływu lasu na bilans wodny wywołuje wiele kontrowersyjnych wypowiedzi,...

Chmury nad miastem

Być może kiedyś...

Cypr odkrywany

Cypr w 2026...
A jeszcze lepsze jest to...