Kako se svijet ubrzano kreće prema korištenju obnovljivih izvora energije, ključno pitanje ostaje - kako učinkovito skladištiti energiju kada solarni paneli i vjetroturbine ne proizvode dovoljno električne energije? Ova potreba za skladištenjem energije postaje još veća kada uzmemo u obzir nepouzdanu prirodu obnovljivih izvora, poput solarnog zračenja i vjetra koji variraju tijekom dana i godine.

Do sada su litij-ionske baterije dominirale tržištem kao glavna tehnologija za skladištenje energije, ali postojeći problemi sa zalihama materijala poput litija, nikla i kobalta, uz visoke cijene i ekološke izazove, natjerali su znanstvenike da istraže alternativna rješenja. Profesor Xiaowei Teng sa Sveučilišta Worcester Polytechnic Institute (WPI) i njegov istraživački tim usredotočili su se na željezo kao ključni materijal za buduće baterije, a njihova najnovija otkrića donose revolucionarne promjene u ovoj oblasti.

Željezo kao održivo rješenje

Željezo, kao drugi najzastupljeniji metal u Zemljinoj kori, predstavlja održiviji izbor u usporedbi s rjeđim i skupljim metalima poput nikla i kobalta. U Sjedinjenim Američkim Državama godišnje se reciklira preko 40 milijuna metričkih tona željeza i čelika, što ovu opciju čini privlačnom za istraživače. Iako su željezo-nikal baterije već dugo u upotrebi, datirajući još iz vremena Thomasa Edisona početkom 20. stoljeća, ove baterije pate od ključnih nedostataka kao što su proizvodnja vodika tijekom punjenja te niska učinkovitost pohrane zbog formiranja inertnih spojeva željeza tijekom pražnjenja.

Kako bi prevladali te probleme, istraživački tim pod vodstvom Xiaowei Tenga uspio je dodavanjem silikata u elektrolit smanjiti pojavu neželjenih kemijskih reakcija. Silikat, spoj silicija i kisika, našao je primjenu u mnogim industrijama poput proizvodnje stakla, cementa i deterdženata. U kontekstu baterija, istraživači su otkrili da silikat sprječava stvaranje vodika tijekom punjenja, omogućujući efikasnije punjenje i veću kapacitet pohrane energije. Ovo otkriće ima ogroman potencijal za poboljšanje performansi željezo-nikal i željezo-zrak baterija koje su posebno pogodne za primjenu u mikro-mrežama i postrojenjima na obnovljive izvore energije, kao što su solarni ili vjetroelektrični parkovi.

Energetski učinkovita budućnost

Prednosti željeznih baterija u kombinaciji sa silikatima ne staju samo na poboljšanju skladištenja energije. Ove baterije nude ekonomski povoljniju i ekološki održiviju alternativu litij-ionskim baterijama, čija proizvodnja i zalihe izazivaju zabrinutost na globalnoj razini. Osim toga, silikat omogućuje veću sigurnost jer smanjuje rizike od eksplozivnih reakcija vodika koji nastaje u konvencionalnim baterijama. Kako globalna potražnja za energijom raste, a troškovi proizvodnje i distribucije energije iz obnovljivih izvora postaju sve veći izazov, željezo-silikatne baterije predstavljaju ključnu tehnologiju za budućnost skladištenja energije.

Ovaj inovativni pristup može omogućiti stabilniji i učinkovitiji prijenos energije u postrojenjima koja koriste vjetar ili sunce kao primarne izvore, smanjujući potrebu za korištenjem tradicionalnih fosilnih goriva. S obzirom na sve veći naglasak na smanjenje emisija ugljičnog dioksida i borbu protiv klimatskih promjena, silikatno-željezne baterije postaju ključni faktor za omogućavanje čiste energije na globalnoj razini.

Izvor: WORCESTER POLYTECHNIC INSTITUTE