Lithium-iontové baterie v posledních dvou desetiletích způsobily revoluci v energetice, elektronice i dopravě. Pohánějí mobilní telefony, notebooky, elektromobily i domácí úložiště energie. Přesto stále častěji zaznívá otázka, zda právě lithium představuje nejlepší řešení pro budoucnost. Vědci po celém světě totiž hledají alternativy, které by byly levnější, bezpečnější a šetrnější k životnímu prostředí.
Jedním z největších překvapení posledních let se stávají baterie založené na prvku, který lidstvo využívá tisíce let. Obyčejné železo by totiž mohlo sehrát významnou roli v budoucím ukládání energie.
Proč svět hledá náhradu za lithium?
Přestože jsou lithium-iontové baterie velmi výkonné, mají také své nevýhody. Těžba lithia je spojena s vysokými nároky na suroviny a vodní zdroje. S rostoucí poptávkou po elektromobilech a obnovitelných zdrojích energie navíc stoupají obavy o dlouhodobou dostupnost surovin.
Dalším problémem je bezpečnost. Lithium-iontové baterie mohou při poškození nebo výrobní vadě vzplanout. U velkých energetických úložišť, která mají ukládat elektřinu z větrných a solárních elektráren, je proto bezpečnost jedním z klíčových parametrů.
Železo a voda jako základ nové generace baterií
Pozornost výzkumníků se proto obrací k takzvaným průtočným bateriím (flow batteries). Ty fungují odlišně od běžných akumulátorů. Energii neukládají do pevných elektrod, ale do kapalných elektrolytů uložených v nádržích. Elektrolyt je následně čerpán přes elektrochemický článek, kde dochází k ukládání nebo uvolňování energie.Velkou výhodou je, že takové baterie často využívají vodné roztoky, které nejsou hořlavé. Riziko požáru je tak výrazně nižší než u lithium-iontových systémů.Zásadní roli zde hraje železo. Jde o jeden z nejrozšířenějších prvků na Zemi, který je mnohonásobně levnější než lithium. Výzkumné týmy proto věří, že právě železné baterie by mohly výrazně snížit náklady na dlouhodobé skladování energie.
Tisíce nabíjecích cyklů bez výrazné degradace
Jedním z největších problémů moderních baterií je postupná ztráta kapacity. Každé nabití a vybití totiž znamená určité opotřebení.
Právě zde přicházejí povzbudivé zprávy z laboratoří. Výzkumníci z Čínské akademie věd představili alkalickou železnou průtočnou baterii, která zvládla více než 6000 nabíjecích a vybíjecích cyklů bez měřitelného poklesu kapacity. Podle autorů výzkumu to odpovídá přibližně 16 letům každodenního používání.Také vědci z americké laboratoře Pacific Northwest National Laboratory vyvinuli novou vodnou železnou baterii, která si po více než tisíci cyklech uchovala 98,7 % své kapacity.
Ideální partner pro obnovitelné zdroje
Železné průtočné baterie pravděpodobně nebudou brzy pohánět mobilní telefony ani elektromobily. Jejich hlavní předností totiž není vysoká hustota energie, ale schopnost dlouhodobě a bezpečně uchovávat velké množství elektřiny.
Právě to potřebují moderní energetické soustavy založené na větrných a solárních elektrárnách. Když fouká vítr nebo svítí slunce, mohou baterie ukládat přebytečnou energii. V době bezvětří či během noci ji pak vrátí zpět do sítě.Další výhodou je snadná škálovatelnost. Zatímco výkon baterie určuje velikost elektrochemického článku, celkovou kapacitu lze zvýšit jednoduše většími nádržemi s elektrolytem. To dělá z průtočných baterií zajímavou technologii pro elektrárny a velká energetická centra.
Není rozhodnuto
Lithium zřejmě ještě dlouho zůstane dominantní technologií pro mobilní zařízení a elektromobily. Rostoucí poptávka po ukládání energie však otevírá prostor i jiným řešením.
Železo, voda a chytrá chemie dnes ukazují, že budoucnost baterií nemusí stát pouze na vzácných a drahých surovinách. Technologie, která využívá jedny z nejběžnějších materiálů na Zemi, by mohla pomoci zajistit levnější, bezpečnější a udržitelnější energetiku.
A možná právě proto se jeden z nejstarších kovů v historii lidstva stává jedním z nejperspektivnějších materiálů energetické budoucnosti. 🔋🌍⚡