Automobilový průmysl se vrhl do náruče elektrifikace s vervou, která nemá v historii obdoby. Ať už mluvíme o hybridech nebo čistých elektromobilech, všechny spojuje jedno kritické srdce: baterie. Klíčem k přesvědčení masového trhu je zaručit větší dojezd, a zatímco baterie s pevným elektrolytem (solid-state) jsou stále hudbou budoucnosti, na scénu přichází jiná, velmi slibná technologie: lithium-sírové baterie (Li-S). Vědci z Univerzity v Córdobě nyní věří, že našli tajnou ingredienci pro zdokonalení této formule na tom nejméně pravděpodobném místě.
Svatý grál ukrytý v odpadním potrubí
O lithium-sírových bateriích se hovoří již více než deset let. Zatímco čekáme na ekonomiku rozsahu u jiných technologií, Li-S představuje jednu z největších nadějí pro elektromobilitu. Nabízejí dvojnásobnou hustotu energie oproti běžným Li-Ion článkům a využívají síru – materiál, který je extrémně levný, hojný a na rozdíl od kobaltu nebo niklu není pod kontrolou geopolitických monopolů. Navíc jsou bezpečnější a ekologičtější.
Mají však své mouchy. Jejich vodivost je nízká a životnost omezená (cca 300–500 cyklů oproti tisícům u Li-Ion). Aby fungovaly efektivně, potřebují vodivou matrici, ideálně z aktivního uhlí. A právě zde přichází na řadu revoluční myšlenka španělských výzkumníků z IQUEMA: využít materiál, kterého lidstvo produkuje miliony tun a nikdo ho nechce – kaly z čističek odpadních vod.
Alchymie 21. století: Od kalu k superkapacitě
Výzkumníci z Córdoby publikovali studii, ve které prokázali potenciál kalů z komunálních čističek, konkrétně ze stanice ve Villaviciosa de Córdoba. Tento kal, bohatý na organickou hmotu, kovy, dusík a fosfor, se ukázal jako dokonalý kandidát pro výrobu aktivního uhlí. Proces, který vědci vyvinuli, připomíná moderní alchymii:
- Sušení: Kal se vysuší a rozdrtí na prach.
- Chemická modifikace: Přidá se potaš pro zvýšení pórovitosti materiálu.
- Pyrolýza: Směs se vypálí při teplotě 800 °C, čímž vznikne aktivní uhlí.
- Integrace síry: Síra se zachytí v matrici uhlíku a vytvoří katodu baterie.
Výsledky jsou fascinující. Získané aktivní uhlí má ideální porézní strukturu a díky dopování dusíkem zlepšuje transport elektronů a iontů. Výsledná baterie vykazuje vysokou elektrochemickou stabilitu a podle vědců by mohla tato technologie „ztrojnásobit kapacitu současných Li-Ion baterií“.
Dvojí vítězství pro planetu
Tento objev řeší dva problémy najednou. Jednak pomáhá překonat technologickou bariéru lithium-sírových baterií, a jednak nabízí elegantní řešení pro nakládání s odpady. Zatímco jiné organické zbytky, jako jsou pecky z oliv či skořápky ořechů, mají využití v kompostování nebo jako palivo, lidský odpad je surovinou, o kterou „nikdo nestojí“. Věda tak opět dokazuje, že s trochou ingenuity lze i z toho nejobyčejnějšího odpadu vytvořit pohon pro vozy zítřka.
