С развитием технологий производства недорогой электроэнергии на основе солнечных батарей, а также с учетом значительных инвестиционных вложений в ветроэнергетику, возникает потребность в более удобном и технологически интеллектуальном способе хранения полученной энергии. Опубликованные в Science результаты исследований, проведенных в Линчёпингском университете в Швеции, показали, что биологические отходы производства бумаги могут помочь в создании доступного, экологически чистого материала катодов батарей нового типа.
Недорогие органические солнечные элементы на основе проводящего пластика достигли весьма высокой производительности, и альтернативная энергия, получаемая таким путем в промышленных масштабах, теперь стала значительно дешевле, возникает оправданная прогрессом конкуренция.
Традиционно в батареях заряд проводят оксиды металлов. Обычно используемые материалы, такие как, например кобальт, являются ресурсом ограниченным и дорогим, по этой причине ученые приняли решение искать возобновляемый материал, получение которого не будет сопряжено с большими материальными затратами.
Профессор органической и биомолекулярной электроники Олле Инганас, из Линчёпингского университета, ведущий автор публикации в Science, отмечает, что природа решила эту проблему давно.
Ученого вдохновил процесс фотосинтеза, где заряженные солнечной энергией электроны транспортируются хинонами – электрохимически активными молекулами на основе бензольных колец, состоящих из шести атомов углерода. Инганас выделил из сырья коричневую жидкость, являющуюся обычным отходом при производстве целлюлозы. Эта жидкость состоит главным образом из лигнина – биополимера, образующего стенки клеток растений.
Чтобы использовать хиноны в качестве носителей заряда в батареях, Инганас, вместе со своим польским коллегой Гжегожем Мильчареком из Познанского политехнического университета в Польше, разработали тончайшую пленку из смеси лигнина и пиррола, входящих в состав коричневой жидкости. Пленка в пол микрона толщиной стала катодом аккумулятора.
Цель исследователей – предложить такой способ хранения электроэнергии, получаемой из возобновляемых источников, который бы не потребовал строительства больших сетей.
Поскольку в некоторых странах на ветроэнергетику направлены существенные инвестиции, да и органические солнечные батареи достигли критической дешевизны, разработка новых экологически безопасных и недорогих аккумуляторов весьма актуальна.
После того, как группа исследователей из Калифорнийского университета сообщила о достижении эффективности в 10% при преобразовании энергии солнечного света, Олле Инганас, занимавшийся многие годы исследованием органических солнечных батарей, решил, что эффективности таких батарей достаточно для начала масштабного производства.
Теперь ученым предстоят дальнейшие исследования по более эффективному накоплению энергии на основе возобновляемых материалов. Лигнин составляет около 30% древесной биомассы, поэтому источник полностью возобновляем и неисчерпаем. Первые шаги по созданию полноценного аккумулятора на основе древесных отходов уже сделаны. И на данный момент ведутся исследования по оптимизации батареи.
Андрей Повный
