Деревянный аккумулятор для возобновляемой энергетики

Может показаться, что основная проблема, мешающая широкому внедрению альтернативных технологий возобновляемой энергетики – стоимость оборудования. Однако это не совсем так, в последние годы солнечные панели и ветряные генераторы дешевеют, и на первый план

        Может показаться, что основная проблема, мешающая широкому внедрению альтернативных технологий возобновляемой энергетики – стоимость оборудования. Однако это не совсем так, в последние годы солнечные панели и ветряные генераторы дешевеют, и на первый план выходит проблема низкой стабильности поставок энергии. В солнечный и ветреный день альтернативная энергетика ставит рекорды производительности, но по ночам и в штиль положение совсем иное.

        Перед энергетиками стоит задача создания надежной и дешевой технологии хранения выработанной в часы пика производительности энергии, чтобы предоставить ее потребителям в часы максимальной нагрузки, а также в то время, когда генерирующие мощности вынуждены простаивать.

        Химические аккумуляторы для этой цели подходят лучше всех остальных способов, но у них есть серьезный недостаток – высокая цена. Снизить цену позволит использование дешевых материалов, над которыми работают Гжегож Мильчарек (Grzegorz Milczarek) из Познаньского технологического университета в Польше и Олле Инганас (Olle Inganäs) из Университета Линчёпинга в Швеции. Ученые предлагают использовать в производстве аккумуляторов (в частности для одного из их компонентов, катода), отходов бумажной промышленности.

        Любой химический аккумулятор состоит из трех основных элементов: катода, анода и электролита. Положительные ионы движутся через электролит от анода к катоду. Их ток компенсирует движение отрицательно заряженных электронов через нагрузку. Прежде чем вернуться «на родину», электроны выполняют полезную работу. Во время зарядки аккумулятора электроны совершают обратный путь под действием источника энергии, например, солнечной батареи.

        Для электролита обычно используются дешевые, простые и распространенные химические вещества. Однако электроды требуют металлов (например, свинца или никеля), стоимость которых довольно высока. Замена металлов на дешевые материалы значительно удешевит производство аккумуляторов и сделает их доступными, что позволит широко применять их для компенсации недостатков альтернативных источников энергии.

        Материал катода должен «уметь» принимать и удерживать заряд в виде положительных ионов и электронов. Такими свойствами может обладать лигнин, если его соответствующим образом модифицировать.

        Лигнин – один из двух основных компонентов древесины. Продукт древесной переработки бумага содержит в себе главным образом целлюлозу, другой главный компонент. Таким образом, жидкие отходы бумажного производства, именуемые черным или коричневым раствором по большей части состоят из лигнина и воды.

        Мильчарек и Инганас предположили, что молекулы лигнина могут быть использованы для катодов аккумуляторов, потому что богаты химическими группами, именуемыми фенолами. Фенолы, в свою очередь, легко преобразуются в хиноны, которые и требуются катоду ввиду того, что в паре с полипирролами (класс органических проводящих полимеров) способны эффективно разделять электроны и положительно заряженные частицы. Полипирролы не столь дешевы, как лигнин, но значительно дешевле металлов.

        Результаты исследований подтвердили догадку ученых. Комбинация модифицированного лигнина и полипиррола способна эффективно удерживать заряд, а значит, может служить основой для катодов химических аккумуляторов. Очевидно, что это первые шаги к созданию дешевых аккумуляторных батарей на основе древесных отходов.