Batérie dýchajúce CO2: ekologická energia / Nano Magazín

Zelené batérie pohlcujúce CO2 sú na obzore🌱

Batérie dýchajúce CO2 sú horúcou novinkou vo svete udržateľnej energetiky. Nielenže dokážu uchovávať energiu podobne ako klasické lítium-iónové batérie, ale zároveň počas vybíjania pohlcujú oxid uhličitý (CO2) – jeden z hlavných skleníkových plynov. Týmto spôsobom sa z batérie stáva nielen zdroj energie, ale aj nástroj boja proti klimatickým zmenám.

Predstavujú jedinečné riešenie, ktoré by mohlo v budúcnosti nahradiť dnešné lítium-iónové batérie. Nejde len o inovatívnu technológiu ukladania energie – tieto batérie zachytávajú oxid uhličitý priamo z atmosféry, čím zároveň pomáhajú znižovať uhlíkovú stopu.

Vedci z University of Surrey priniesli zásadný objav: vďaka lacnému katalyzátoru s názvom cézium fosfomolybdenan (CPM) sa im podarilo výrazne zvýšiť výkon týchto batérií, znížiť náklady a odstrániť potrebu drahých kovov ako platina. Výsledok? Zelenšie, efektívnejšie a lacnejšie batérie, ktoré by mohli jedného dňa nahradiť tie dnešné.

✅ Prečo sú batérie dýchajúce CO2 také výnimočné?

Tradičné lítium-iónové batérie majú niekoľko nevýhod – sú drahé, vyrábajú sa z obmedzených zdrojov a ich výroba zaťažuje životné prostredie. Naopak, batérie dýchajúce CO2 fungujú na princípe chemickej reakcie medzi lítiom a oxidom uhličitým, pričom vzniká uhličitan lítny. Táto reakcia prebieha počas vybíjania, pri ktorom batéria zároveň zachytáva CO2 zo svojho okolia.

Batérie dýchajúce CO2 fungujú na princípe, že počas vybíjania absorbujú CO2 a premieňajú ho na uhličitan lítny. Počas nabíjania sa tento produkt rozkladá a CO2 sa opätovne uvoľní alebo viaže, čím vzniká uzavretý chemický cyklus. Tento proces je však energeticky náročný – problém, ktorý vedci doteraz nevedeli efektívne vyriešiť.

Vďaka použitiu CPM sa však znížila tzv. overpotential – teda množstvo dodatočnej energie potrebnej na spustenie reakcie. Predstav si to ako menší kopec, ktorý treba prejsť predtým, než začneš jazdiť z kopca dolu. V praxi to znamená, že batéria spotrebuje menej energie pri každom cykle, má vyššiu účinnosť a zároveň vydrží viac ako 100 nabíjacích cyklov.

🛠️ Ako to vedci dokázali?

Tím vedcov z katedry chémie a chemického inžinierstva spolupracoval s Advanced Technology Institute na podrobnom výskume pomocou výpočtového modelovania (DFT – density functional theory). Vďaka tomu presne určili, ako sa chemické reakcie odohrávajú na povrchu materiálov.

Počas laboratórnych testov vedci vykonali aj tzv. post-mortem analýzy – teda rozobrali batérie po viacerých cykloch nabíjania a vybíjania. Zistili, že tvorba a rozklad uhličitanu lítneho je spoľahlivý a opakovateľný proces, čo je zásadné pre dlhodobé využitie tejto technológie.

🎯 Ako to funguje?

🎯 CPM funguje ako efektívny redoxný katalyzátor, ktorý umožňuje hladký priebeh chemických reakcií v batérii.
🎯 Výskumníci batérie podrobili post-mortem analýze po cykloch nabíjania a vybíjania. Zistili, že uhličitan lítny vzniká a rozkladá sa opakovane a spoľahlivo.
🎯 Pomocou metódy DFT (density functional theory) modelovali povrchy materiálov, kde potvrdili stabilitu a ideálnu štruktúru CPM pre tento typ reakcie.

🧠 Prelom bez vzácnych kovov

Najdôležitejší objav? Tieto batérie fungujú bez potreby drahých kovov, ako je platina. To z nich robí dostupnejšie a škálovateľné riešenie, ktoré sa môže použiť nielen v osobných zariadeniach, ale aj v priemyselných aplikáciách či vo vozidlách. Navyše vedci zvažujú, že by mohli fungovať na Marse, kde tvorí CO2 až 95 % atmosféry.

Dr. Daniel Commandeur uvádza:

„Zložitosť často vedie k vyšším nákladom. Naša technológia spája výkon a jednoduchosť – a to je presne to, čo moderný svet potrebuje.“

Prečítajte si aj náš článok o Udržateľné batérie pre budúcnosť.

🎯 Potenciálne využitie

🎯 Elektromobilita – nižšia hmotnosť a vyššia efektivita
🎯 Domáce batériové systémy – zelené riešenie pre solárne domy
🎯 Priemyselné batérie – zníženie emisií z veľkých zariadení
🎯 Vesmírny výskum – napr. misie na Mars

😊 Reakcie vedcov

Dr. Siddharth Gadkari dodáva:

„Naše výsledky nás posúvajú bližšie k tomu, aby sme mali udržateľné a výkonné batérie, ktoré nielen ukladajú energiu, ale aj čistia ovzdušie. To je budúcnosť.“

Zdroj: nanowerk.com