Képzeljen el egy akkumulátort, amelyet évtizedek óta lehet újratölteni. Az akkumulátor élettartama miatt nem szabad többé megszabadulni a mobiltelefonoktól. Nincs több lítium-ion akkumulátorral töltött hulladéklerakó.
Ez egy lépéssel közelebb áll a valósághoz, köszönhetően a kaliforniai irvinei egyetemi egyetemi kutatók munkájának.
A felfedezés, amely rendkívül hosszú élettartamú akkumulátorokhoz vezethet, a serendipitás miatt történt. Reginald Penner, az egyetem kémiai tanszékének elnöke által vezetett kutatócsoport nanoszálakat, apró vezető vezetékeket tanulmányozott, amelyek nagy ígéretet mutatnak az elemekben való felhasználásra. A probléma az, hogy a nanoszálak törékenyek, és általában bizonyos számú töltési ciklus után elkezdenek rozsdásodni és repedni.
Egy napon Mya Le Thai, a Penner laboratóriumi doktori jelöltje úgy döntött, hogy szomorúságot csinál a gázzal a nanokábel-szerelvényt körülvevő folyékony elektrolitról.
„Elkezdte ezeket a gélkondenzátorokat ciklusba hozni, és ekkor érkeztünk meglepetésre” - emlékszik vissza Penner. - Azt mondta: "ez a dolog már 10 000 ciklust tett, és továbbra is megy." Néhány nappal később visszatért, és azt mondta: „30 000 kerékpárt futott”. Ez egy hónapig folytatódott.
A csapat rájött, hogy van valami különleges a kezükben. Még mindig nem tudják, miért látszik gél-elektrolit alkalmazása megakadályozni a nanoszálak lebontását, hipotézisük van. A gél - magyarázza Penner - körülbelül annyira vastag, mint a földimogyoróvaj. A nanoszálak, amelyek százszor vékonyabbak, mint az emberi haj, és mangán-oxidból készültek, 80 százalékban porózusak. Az idő múlásával a vastag gél lassan beszivárog a nanoszálak pórusaiba, és lágyabbá teszi azokat. Ez a lágyság csökkenti törékenységüket.
„5000 ciklus után normál folyadékkal a [nanosávok] elkezdenek törni” - mondja Penner. - És akkor elkezdenek esni. Ennek egyik sem történik a gélben. ”
Jelenleg a csapat ezen hipotézis tesztelésén dolgozik. Ha ez helyes, folytatják a kísérleteket különféle anyagokkal és gélekkel, hogy megtudják, mi működik a legjobban. Ha a munka felfüggesztésre kerül, a gélcsomagolással ellátott nanohuzalok végül egy rendkívül hosszú élettartamú akkumulátor alkatrésze lehetnek. Penner szerint ez valószínűleg több évvel később jár, bár a laboratórium létrehozása iránt érdeklődő cégek hívásait küldte.
"A nagy kép az, hogy lehet nagyon egyszerű módja annak, hogy stabilizáljuk a vizsgált típusú nanoszálakat" - mondja Penner. "Ha ez általában igaznak bizonyul, nagy előrelépés lenne a közösség számára."
Mivel a legtöbb háztartási elektronika élettartamát az elemek élettartama mellett korlátozza, egy-két évtizedes akkumulátor könnyen meghaladhatja a hatalom alatt álló eszközt.
"Ha 100 000 ciklust bocsát ki egy lítium-ion akkumulátorból, akkor azt jelentheti, hogy soha nem kell kettőt vásárolnia" - mondja Penner. "20 éves élettartamról beszélünk, talán ennél hosszabb is."
