Nabijme dřevo a cukr

Současné akumulátory jsou buď drahé, nebo málo výkonné, či těžké a velké - a nejčastěji to všechno dohromady. Navíc obvykle končí jako nebezpečný odpad, který zatěžuje životní prostředí a ohrožuje zdraví, takže jejich recyklace představuje další náklady. Některé vědecké týmy vymýšlející nové články proto ztrácejí zájem o elektrody ze vzácných kovů, exotických sloučenin a složitých nanostruktur a obracejí pozornost k materiálům, v nichž by budoucnost ukládání energie asi hledal jen málokdo.

"Inspirovaly nás stromy," vysvětluje Liangbing Hu z katedry technologie na Marylandské univerzitě. "Dřevěná vlákna obsahují množství vody bohaté na minerály, takže jsou ideální pro ukládání kapalných elektrolytů. Dřevo se současně může stát i aktivním prvkem článku."

Slunce a vítr zachycené v sodíku

V současnosti se nejvíce používají články li-ion, které jsou ovšem drahé samy o sobě, a navíc vyžadují nákladnou recyklaci. Automobilky zabývající se elektromobily připravují nové generace lithiových akumulátorů, například s tuhým elektrolytem, nebo články lithium-vzduch s několikanásobně vyšší kapacitou. Cílem je získat stejnou energetickou hustotu, jako má benzin.

"Elektromobily s dojezdem 320 kilometrů budou na trhu během dvou let," tvrdí Dan Akerson, donedávna šéf General Motors. Stále však zůstává problém ceny a recyklace. Například startovací li-ion akumulátor firmy Porsche se stejnými parametry jako olověný je sice o deset kilogramů lehčí, ale vyjde na 65 tisíc korun. Lithiové zdroje pro pohon elektromobilů jsou ještě mnohonásobně dražší.

Tým z Marylandské univerzity proto chce ve svých "dřevěných" akumulátorech nahradit lithium sodíkem, který je dostupnější a levnější. Sodíkové akumulátory sice neukládají energii tak dobře jako lithiové, nízká cena by však umožnila jejich využití ve velkém měřítku také pro akumulaci elektřiny ze solárních a větrných zdrojů. Využití dřeva jako nosiče elektrolytu by přitom odstranilo nevýhody sodíku.

"Spojení sodíkových iontů s elektrodami bylo u dosavadních řešení zdrojem problémů, dřevo je ale odstraňuje," říká Teng Li, další člen týmu z Marylandské univerzity. "Naše články s dřevěnými vlákny vydržely více než 400 nabíjecích cyklů. Jsou to stejné výsledky, jaké v současnosti má i vývoj akumulátorů na bázi nanovláken, která jsou považována za velmi perspektivní."

Sladké tajemství

Baterii ze špalků dříví na topení ale zatím doma nepostavíme, protože vědci používají dřevěné plátky, které jsou tisíckrát tenčí než list papíru. A takový kráječ v kuchyni asi nenajdeme. Najdeme tam ale další perspektivní zdroj energie: obyčejný cukr.
"Příroda používá cukr pro ukládání energie běžně," vysvětluje Percival Zhang z virginského Polytechnického ústavu (Virginia Tech). "Je to tedy zdroj, který nemá žádné problémy s recyklací. Tak jsme si řekli, že bychom to mohli zkusit také."

Základem je běžný palivový článek, v němž vzniká elektřina při slučování vodíku a kyslíku na vodu. Jen s tím rozdílem, že v Zhangově článku jsou zdrojem vodíku cukry. K výrobě cukru může posloužit prakticky jakákoliv rostlinná hmota, včetně odpadů ze zemědělství a potravinářství. Percival Zhang k tomu využívá enzymy, což jsou látky, které v živých organismech zprostředkovávají a urychlují biochemické reakce. Reaktor pro výrobu vodíku z rostlinných cukrů, škrobů či celulózy bude moci být zabudovaný přímo v automobilech.

"Dá se říci, že elektrony uvězněné v cukrech uvolňujeme jeden po druhém ve stupňovitém procesu využívajícím sled námi uměle vytvořených enzymů," říká Percival Zhang. "Na rozdíl od anorganických katalyzátorů, jako je třeba platina, jde o levné látky přírodního původu nezatěžující životní prostředí. V procesu také nejsou žádné nebezpečné hořlaviny a explozivní látky, jako je tomu u běžných kyslíko-vodíkových článků. Nabíjení je stejně snadné a rychlé jako výměna náplně v tiskárně."

AUTOR: Jan A. Novák