Polovina sluneční energie, která působí na naši planetu, se podle vědců spotřebovává v jediném procesu – v odpařování vody. Je to vcelku pochopitelné, když si uvědomíme, že voda pokrývá více než dvě třetiny zemského povrchu. Australská společnost Strategic Elements si však na tuto energii dělá zálusk. Spojila se proto s University of New South Wales a Organizací vědeckého a průmyslového výzkumu Commonwealthu (CSIRO) a nyní společně vyvíjejí samonabíjecí bateriovou technologii, která bude schopná pouze z okolní vlhkosti vzduchu vyrábět elektrickou energii a rovnou jí i napájet elektronická zařízení.
Akcie této společnosti na australské burze vyskočily o více než 40 procent poté, co oznámila, že se jí povedl velký pokrok ve vývoji. Tím měla na mysli, že se jí podařilo zvýšit kapacitu elektrického nabíjení z rozsahu miliampérhodin do škály ampérhodin. Strategic Elements tuto technologii nazývá Energy Ink a vyzdvihuje její přednosti: tvrdí o ní například, že je vyrobena z nehořlavých a „zelených“ materiálů a že ji lze vyrábět velmi jednoduše – tiskem na flexibilní plast.
Aktuálně se tato australská firma zaměřuje především na tzv. wearables, tedy „chytrá“ elektronická zařízení určená k nošení na lidském těle. Toto tělo na svém povrchu během dne produkuje značné množství vlhkosti, zvláště když vykonává nějakou fyzicky namáhavější činnost. Společnost Strategic Elements tvrdí, že její technologie, poháněná touto vlhkostí, již poskytuje více než dostatek elektrické energie pro fungování většiny aktuálně dostupných elektronických náplastí na kůži, jež dokážou snížit pocit okamžité bolesti a podporují tvorbu endorfinů. Takováto náplast funguje na principu transkutánní elektrické nervové stimulace, vysílá tedy jemné impulzy, které stimulují nervy v postižené oblasti. Mozek poté přijímá signály, které potlačí vnímání bolesti.
Nyní firma očekává, že do třetího čtvrtletí tohoto roku se jí podaří uvést do provozu i technologický demonstrátor, který dokáže napájet „nositelná zařízení“, jež tak již nebudou potřebovat jinou nabíječku, než je pouze lidská kůže.
Informace z druhé ruky
Strategic Elements se na svých webových stránkách o technických detailech příliš nerozepisuje, zmiňuje pouze to, že používá oxid grafenu a že na vývoji spolupracuje s již zmíněnými společnostmi UNSW a CSIRO. Sdílnější je studie, která byla publikována minulý měsíc v recenzovaném časopise Nano Energy a pojednává o flexibilních a tisknutelných generátorech na bázi oxidu grafenu (MEG), které k výrobě elektřiny využívají okolní vlhké prostředí. Jejím autorem je především tým Materials Science and Engineering School při UNSW a výzkumní pracovníci z CSIRO. I když tedy nemusí jít o přesně tutéž technologii, kterou Strategic Elements připravuje ke komerčnímu použití, zdá se být velmi pravděpodobné, že zde existuje jistá technologická souvislost.
Prototypové jednotky MEG, s nimiž zmíněná studie pracovala, již prokázaly schopnost spolehlivě napájet kalkulačky a malé senzory. Dvojice elektrod – v tomto případě se jednalo o stříbrnou pastu a FTO sklo – byla připojena k hydrofilní „funkční vrstvě“ oxidu grafenu. Protony ve funkčních skupinách jsou v této vrstvě, když je suchá, imobilizovány. Když je mezi oběma stranami zařízení výrazný gradient vlhkosti, jedna strana začne absorbovat molekuly vody ze vzduchu. Během tohoto procesu je ionizuje, což začne způsobovat disociaci ve funkčních skupinách, jako je COOH (karboxylová kyselina). Tím se uvolní pozitivně nabité vodíkové ionty, tedy kationty vodíku.
Na vlhké straně funkční vrstvy je vyšší koncentrace vodíkových kationtů než na suché straně, takže tyto kationty migrují směrem k suché straně, separují náboje a vytvářejí napětí na elektrodách. Pokud vlhkost na vlhké straně zmizí, kationty vodíku migrují zpět a rekombinují se s funkčními skupinami. Celý proces je spouštěn gradientem vlhkosti a běží obráceně, pokud tato se tato vlhkost ztratí.
Sloučením oxidu grafenu s kyselinou chlorovodíkovou se výše zmíněnému vědeckému týmu podařilo vytvořit napětí 0,85 V a proud 92,8 μA na centimetr čtvereční povrchu, což jsou podle tvrzení tohoto týmu dosud nejvyšší zveřejněné hodnoty v souvislosti s MEG. Sestavení těchto jednotek, ať již do série, nebo paralelně, znásobilo jejich výkon bez jakékoli ztráty, což výzkumnému týmu umožnilo napájet i malá elektronická zařízení. Aby vědci dokázali její flexibilitu, vyrobili baterii na kusu uhlíkové látky, poté ji ohnuli z 0 na 120 stupňů po dobu jedné sekundy a tento proces opakovali 2000krát. Na konci procesu MEG stále generoval 93 procent napětí, jež bylo na počátku.
Na větší plochu
I když tedy nevíme, jak souvisí tento výzkum s vývojem komerčního produktu Energy Ink, zdá se, že sliby této společnosti jsou v mezích možností. Společnost Strategic Elements uvádí, že její „ampérhodinová vlhkostní baterie“ měří přibližně 36 cm2. V následujících několika měsících se proto pokusí vyrobit testovací jednotku o ploše 100 cm2 s tím, že UNSW má údajně tiskárnu schopnou produkovat plochu o velikosti až 3 m2.
„Není to tak dávno, co mnozí tvrdili, že vyrobit z vlhkosti energii, která by se dala nějak využít, je nemožné,“ uvedl nejmenovaný zástupce společnosti Strategic Elements. „My se nyní snažíme zaměřit se na výrobu elektrické energie v rozmezí ampérhodin výhradně z vlhkosti ve vzduchu. Naše technologie se přitom nespoléhá na vzácné materiály a nenese ani žádná bezpečnostní rizika, navíc může učinit běžnou spotřebitelskou elektroniku flexibilnější,“ dodal.
1 komentář
Tak mám takový dojem ze baterie které fungují na vodu používala česká armád již v 80 letech minulého století.
Takže nic nového.