Μπαταρία νικελίου: Εφευρέθηκε πριν από 120 χρόνια - Από τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα του 1900 στα σπίτια
Στις αρχές του 20ου αιώνα ο Τόμας Έντισον δημιούργησε μια μπαταρία με την ασυνήθιστη ικανότητα να παράγει υδρογόνο. Τώρα, 120 αργότερα, αρχίζει να αναγνωρίζεται η αξία της.
Στα πρώτα χρόνια του 1900 τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα δεν ήταν κάτι παράδοξο. Τα περισσότερα από αυτά κινούνταν με βαριές και δυσκίνητες μπαταρίες μολύβδου οξέως. Ο Έντισον είχε εγκαταστήσει στο αυτοκίνητό του έναν νέο τύπο μπαταρίας που ήλπιζε ότι σύντομα θα κινούσε τα οχήματα σε όλη τη χώρα: μία μπαταρία νικελίου.
Ο Έντισον υποστήριζε ότι η μπαταρία νικελίου ήταν εξαιρετικά ανθεκτική, και μπορούσε να φορτιστεί στον μισό χρόνο σε σύγκριση με τις μπαταρίες μολύβδου οξέως. Είχε μάλιστα εξασφαλίσει και συμφωνία με την Ford Motors για την παραγωγή αυτού του αποτελεσματικότερου ηλεκτρικού οχήματος.
Ωστόσο η μπαταρία νικελίου παρουσίαζε κάποια προβλήματα. Ήταν μεγαλύτερη από τις ευρύτερα χρησιμοποιούμενες μπαταρίες μολύβδου, καθώς και ακριβότερη. Επίσης, όσο φορτιζόταν προκαλούσε την έκλυση υδρογόνου, κάτι που θεωρούνταν ενοχλητικό και δυνητικά επικίνδυνο.
Δυστυχώς, όταν πια ο Έντισον κατάφερε να δημιουργήσει ένα αποτελεσματικότερο μοντέλο, τα ηλεκτρικά οχήματα είχαν αρχίσει να δίνουν τη θέση τους στα αυτοκίνητα που κινούνταν με ορυκτά καύσιμα, καθώς μπορούσαν να διανύσουν μεγαλύτερες αποστάσεις χωρίς να χρειάζονται επανεφοδιασμό ή φόρτιση. Η συμφωνία του Έντισον παραγκωνίστηκε.
Πάνω από έναν αιώνα αργότερα, οι μηχανικοί θα ανακάλυπταν την μπαταρία νικελίου ως ακατέργαστο διαμάντι. Τώρα την εξετάζουν ως πιθανή απάντηση στο διαρκές πρόβλημα που αντιμετωπίζει η ανανεώσιμη ενέργεια: την διαλείπουσα φύση των πηγών καθαρής ενέργειας όπως ο άνεμος και ο ήλιος. Και η παραγωγή υδρογόνου, που κάποτε αντιμετωπιζόταν ως ένα επικίνδυνο υποπροϊόν, θα μπορούσε τώρα να είναι ένα από τα πιο χρήσιμα χαρακτηριστικά αυτών των μπαταριών.
Χρήση μπαταρίας νικελίου που βασίζεται στην παραγωγή υδρογόνου
Προχωρώντας σχεδόν 120 χρόνια αργότερα, μία ερευνητική ομάδα από το Τεχνολογικό πανεπιστήμιο του Ντελφτ στην Ολλανδία ανακάλυψε μία χρήση της μπαταρίας νικελίου που βασίζεται στην παραγωγή υδρογόνου. Όταν περνάει ηλεκτρισμός μέσα από την μπαταρία καθώς αυτή φορτίζεται, πραγματοποιείται μια χημική αντίδραση που απελευθερώνει υδρογόνο και οξυγόνο. Η αντίδραση θύμισε στην ομάδα αυτήν που χρησιμοποιείται για την απελευθέρωση υδρογόνου από νερό, γνωστή και ως ηλεκτρόλυση.
Αυτή η αντίδραση είναι ένας από τους τρόπους με τους οποίους παράγεται υδρογόνο για χρήση ως καύσιμο – και ένα απολύτως καθαρό καύσιμο μάλιστα, υπό την προϋπόθεση ότι η ενέργεια που τροφοδοτεί την αντίδραση προέρχεται από ανανεώσιμη πηγή.
Παρόλο που η ερευνητική ομάδα γνώριζε ότι τα ηλεκτρόδια της μπαταρίας νικελίου μπορούσαν να ενεργοποιήσουν την αντίδραση, ξαφνιάστηκαν βλέποντας ότι τα ηλεκτρόδια αποθήκευαν περισσότερη ενέργεια όταν παρήγαγαν υδρογόνο. Ξαφνιάστηκαν επίσης διαπιστώνοντας ότι τα ηλεκτρόδια άντεχαν την ηλεκτρόλυση, η οποία καταπονεί και φθείρει τις παραδοσιακές μπαταρίες, ενώ η ενεργειακή απόδοση παρέμενε εξαιρετική, στα επίπεδα του 80-90%.
Τα προβλήματα με τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας
Η ομάδα ελπίζει ότι η δημιουργία τους θα βοηθήσει στην επίλυση δύο σοβαρών προβλημάτων που αντιμετωπίζει η ανανεώσιμη ενέργεια: την αποθήκευση ενέργειας και, όταν οι μπαταρίες είναι γεμάτες, την παραγωγή καθαρού καυσίμου.
Ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας όπως ο άνεμος και ο ήλιος είναι το πόσο απρόβλεπτες και ασταθείς μπορεί να είναι. Με την ηλιακή ενέργεια, για παράδειγμα, υπάρχει πλεόνασμα κατά τη διάρκεια της ημέρα και το καλοκαίρι, αλλά την νύχτα και κατά τους νυχτερινούς μήνες η ενέργεια μειώνεται.
Οι συμβατικές μπαταρίες, όπως αυτές που βασίζονται στο λίθιο, μπορούν να αποθηκεύουν ενέργεια βραχυπρόθεσμα, αλλά όταν έχουν φορτιστεί πρέπει να απελευθερώσουν τυχόν πλεόνασμα, διαφορετικά υπάρχει ο κίνδυνος να υπερθερμανθούν και να αλλοιωθούν. Η συσκευή της ερευνητικής ομάδας, που βασίζεται στο νικέλιο, παραμένει σταθερή όταν φορτίζεται πλήρως, και μπορεί να μεταβεί εκείνη την στιγμή στην παραγωγή υδρογόνου.
Πέρα από την παραγωγή υδρογόνου, οι μπαταρίες νικελίου διαθέτουν και άλλα χρήσιμα χαρακτηριστικά, με πρώτο και κυριότερο το ότι απαιτούν ασυνήθιστα χαμηλή συντήρηση. Είναι εξαιρετικά ανθεκτικές, όπως απέδειξε ο Έντισον με το ηλεκτρικό του αυτοκίνητο, και κάποιες έχει φανεί ότι αντέχουν ακόμη και πάνω από 40 χρόνια. Τα μέταλλα που απαιτούνται για την κατασκευή της μπαταρίας – νικέλιο και σίδηρος – είναι επίσης περισσότερο κοινά από το κοβάλτιο, ας πούμε, που χρησιμοποιείται για την κατασκευή των συμβατικών μπαταριών.
Ικανή να ηλεκτροδοτήσει με υδρογόνο 1,5 νοικοκυριά
Αυτή την στιγμή, η μεγαλύτερη μπαταρία αυτού του είδους διαθέτει χωρητικότητα ικανή να ηλεκτροδοτήσει με υδρογόνο 1,5 νοικοκυριά. Μία μεγαλύτερη εκδοχή της βρίσκεται στο στάδιο της κατασκευής στον ηλεκτρικό σταθμό Magnum στην Ολλανδία, όπου θα παρέχει αρκετό υδρογόνο ώστε να ικανοποιεί τις ενεργειακές ανάγκες του σταθμού.
Αφού δοκιμαστεί εντατικά εκεί, στόχος είναι να υπάρξει κλιμάκωση της παραγωγής ώστε η μπαταρία να χρησιμοποιηθεί από παραγωγούς καθαρής ενέργειας, όπως ηλιακά και αιολικά πάρκα. Τελικά, οι υποστηρικτές της μπαταρίας νικελίου ελπίζουν ότι θα φτάσει να μπορεί να παράγει ενέργεια αντίστοιχη με αυτήν που παράγουν 400 ανεμογεννήτριες. Μικρότερες μπαταρίες θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την παροχή ενέργειας σε απομακρυσμένες κοινότητες που δεν είναι συνδεδεμένες στα κεντρικά ενεργειακά δίκτυα.
Πολλές από τις δυνατότητες αυτής της μπαταρίας κρύβονταν κάτω από τη μύτη μας, από τότε που ο Τόμας Έντισον άρχισε να πειραματίζεται με την μπαταρία νικελίου. Ίσως να έκανε λάθος στο ότι η μπαταρία του θα αντικαθιστούσε όλα τα άλλα οχήματα που κυκλοφορούσαν στους δρόμους, η μπαταρία νικελίου όμως μπορεί ακόμη να παίξει σημαντικό ρόλο στην αντικατάσταση των ορυκτών καυσίμων γενικότερα, βοηθώντας την μετάβαση προς ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.
Πηγή: iefimerida.gr
Δείτε περισσότερα τεχνολογικά νέα: https://eduadvisor.gr/index.php/arthra/tehnologia
