Rákhéjból akkumulátor készülhet

Napjainkban a lítiumakkumulátorok uralják a piacot, amelyek a környezetre veszélyes elemeket is tartalmaznak. Az okostelefonok tulajdonosai pedig tudják, hogy az eszközüket működtető újratölthető lítiumakkumulátorok idővel elveszítik töltéstárolási kapacitásukat. Ráadásul időnként felrobbannak. Környezetbarát és biztonságos akkumulátorok kellenek.

Mi a baj a lítiumakkumulátorokkal? 

Egyebek mellett az, hogy végesek a világ lítiumkészletei. Egy optimista vélemény szerint nagyjából 73 millió tonna felhasználható lítium esetén az alkálifém 2100 után teljesen elfogy. 

Ha azonban mindössze 26 millió tonna lítiumból gazdálkodhatunk – ez a pesszimista becslés –, akkor az akkumulátorgyártók 2040 előtt bezárhatják üzemeiket. Azaz minden olyan eredményre oda kell figyelni, ami a lítium helyett más anyagot alkalmaz.

A cinkalapú akkumulátorokkal régóta kísérleteznek, de egy jól ismert probléma miatt nem kerültek forgalomba: a cinkionok kitörnek az akkumulátor vízbázisú oldatából, és idővel rövidzárlatot okoznak. A problémát kivédő eddigi megoldások azonban csökkentik az akkumulátor teljesítményét. 

A hagyományos akkumulátorokat alkotó anyagok kevesebb mint negyven százaléka hasznosítható újra, rövid időn belül pedig a hulladéklerakókba kerülnek. A rákhéjból kivont kitozánból teljesen lebomló akkumulátorokat terveztek. A fejlesztésben részt vevő csapat reméli, hogy az újrahasznosítható energiahordozóval egy újabb lépéssel kerülnek közelebb a környezetszennyezés megszüntetéséhez (Forrás: Pexels)

Hu és csapata úgy döntött, megvizsgálják, hogy a kitozán, a rákfélék külső csontvázaiból származó vegyület képes-e stabilizálni a cinket anélkül, hogy jelentős mértékben akadályozná az akkumulátort. 

Kitozánból és cinkből porózus szerkezetet terveztek, amely tökéletesen működött, ráadásul több száz töltési ciklus után is közel 100 százalékos hatékonyságú maradt. Ezután a csapat talajba temette a szerkezeteket. Két hónap elteltével egyértelmű jelei voltak a cink és a kitozán lebomlásának, öt hónap alatt pedig teljesen lebomlott.

A környezetbarát akkumulátor egy újabb lépés a környezetszennyezés megszüntetéséhez

A kitozánt sokaknak ismerős lehet. A természetes polimerek közé tartozó kitozán rákok és más páncélosok páncéljából állítható elő. A nem mérgező, biokompatibilis, antibakteriális hatású anyagot sokoldalúsága miatt már eddig is számos helyen alkalmazták. Az orvostudományban kitozánbevonattal érik el, hogy egyes gyógyszerek lassan, fokozatosan kerüljenek be az emberi szervezetbe. 

Fogyókúrás tabletták esetében az anyag zsírmegkötő hatását használják ki, illetve véralvadást serkentő sebtapaszokat is készítenek kitozánból. A mezőgazdaságban növekedésserkentő és gombaellenes hatása miatt alkalmazzák, illetve a víztisztításban is hasznos ez az anyag.

A hagyományos akkumulátorokat alkotó anyagok kevesebb mint negyven százaléka hasznosítható újra. Elvileg azonban a legtöbb lítiumakkumulátor hulladéklerakókba kerül. 

Hu és csapata azt reméli, hogy fejlesztésük olyan akkumulátorhoz vezethet, amely teljesen újrahasznosítható – így a megújuló energiaforrások, például a nap- és szélenergia tárolása környezetbarát módon lenne lehetséges. Ha a cél a környezetszennyezés megszüntetése, akkor ez az akkumulátor a helyes irányba tett lépés.

Borítókép: Illusztráció (Fotó: Pexels)