Už za rok můžeme mít v mobilech a foťácích nabíjecí baterie na kyslík

Už v roce 2010 by měly přijít na trh nové nabíjecí akumulátory typu "zinc-air". Budou mít vyšší kapacitu než současné akumulátory, poskytnou rovnoměrnější zdroj elektřiny a vyšší bezpečnost. K produkci energie budou využívat kyslík z okolí, při nabíjení ho pak "vydechnou".

Zinc-air baterie využívá jako anodu zinek, jako katodu vzduch z okolí | foto: ReVolt

Příchod nabíjecích baterií typu "zinc-air" oznámila švýcarská společnost ReVolt. Tato již sto let známá technologie získávání proudu je zatím oblíbená jen ve specializovaných oblastech (baterie do sluchátek, případně experimentální elektromobily).

Dosud totiž nebylo možné tyto baterie nabíjet. Díky novému elektrolytu to ale už možné je a baterky prý nabídnou tři až čtyřikrát vyšší kapacitu než stávající typu Li-Ion a 300 až 500 nabíjecích cyklů.

Zinkové baterie mají překonat ty současné

Baterie jsou nedílnou součástí mnoha moderních zařízení, ať už jsou to mobilní telefony, osobní přehrávače, či fotoaparáty nebo automobily. A jedno mají společné: jejich kapacita je vždy nedostatečná.

Právě baterie bývají tím úzkým hrdlem, které brzdí techniky v rozletu. Navíc jsou mnohé stávající baterie (Li-Ion a další) povahy poněkud výbušné, a i když jde o události výjimečné, vědci pochopitelně pracují na nových technologiích pro uchování elektrické energie.

Firma ReVolt pracuje na konceptu Zinc-air baterií už od roku 2007. Už počátkem ohlásila plány překonat v současnosti populární Li-Ion baterie novými, nabíjecími akumulátory typu zinc-air. Jde o výsledek převážně finského výzkumu (SINTEF Group), ReVolt má také za úkol najít pro vyvinuté technologii využití a cílovou skupinu.

Vynález starý 100 let

"Zinkovzdušné" baterie existují již sto let, nabíjecí prototyp je ale žhavou novinkou. Zatím ještě dokonce ani není jasné, jak dlouho současné modely vydrží a kolik zvládnou nabíjecích cyklů.

Otestováno je zatím sto nabití, ovšem odborníci z ReVolt odhadují, že budoucí akumulátory by měly vydržet 300 až 500 nabití, což už pro většinu běžných využití postačuje, zvláště uvážíme-li, že nová baterie má nabídnout tři až čtyřikrát vyšší kapacitu "při zachování nebo dokonce snížení výrobních nákladů současných Li-Ion baterií."

A počítá se i s možností takové baterie snadno opravit a tím jejich životnost výrazně prodloužit. To připadá v úvahu zejména pro využití v hybridních nebo plně elektrických automobilech.

Pro auta ostatně ReVolt také připravuje vylepšenou (větší) verzi takovéto baterky. Místo pevného zinku využije speciální zinkovou tekutou směs, která bude moci proudit z "nabité" do "nenabité" části baterie a zpět. Tím by se výdrž baterie měla zvýšit až na 10 tisíc nabíjecích cyklů.

Jak funguje zinc-air baterie

Elektrická energie vzniká řízenou oxidací zinku za působení vzduchu z místnosti. Nejtěžší bylo zajistit opětovné nabíjení.

Princip zinkovzdušných baterií je známý již téměř sto let (viz časová osa), zinc-air baterie se dočkaly komerčního využití až ve 30. letech 20. století. Jejich nevýhodou ale od počátku byla citlivost na vlhké prostředí, což omezovalo jejich použitelnost.

Anodu a zároveň "palivo" zinc-air baterií tvoří zinek, katodu pak vzduch z místnosti. Reakcí kyslíku se zinkem vzniká oxid zinečnatý (ZnO) a uvolňuje se elektrická energie. Vzduch vstupuje do reakce obvykle prostřednictvím porézní uhlíkové katody, která navíc obsahuje vodu nutnou pro průběh reakce.

Anoda: Zn + 4OH^- → Zn(OH)₄^2- + 2e^- (E = –1.25 V)

Elektrolyt: Zn(OH)₄^2- → ZnO + H₂O + 2OH^-

Katoda: O₂ + 2H₂O + 4e^- → 4OH^- (E = 0.4 V)

Celková reakce: 2Zn + O₂ → 2ZnO (E = 1.65 V)

Výhodou takovéto baterie je spolehlivost a snadná, ekologická likvidace, dokonce i možnost mechanického obnovení. Výhodou je také stálý a poměrně stabilní proud. Baterie se dnes používají například ve sluchadlech pro sluchově postižené a jsou oblíbené pro snadnou manipulaci. Nevýhodou je, že musejí mít neustálý přístup ke vzduchu, což omezuje některé možnosti použití. A zatím také neexistovaly baterie nabíjecí.

Nyní však baterie díky speciálním gelům a pojivům lze jak vybíjet, tak nabíjet, a navíc jsou i odolnější vůči vlhkosti. Při nabíjení baterie spotřebovává proud a přeměňuje oxid zinečnatý zpět na zinek, přičemž kyslík se uvolňuje do okolí.

Zdroje:

• Nové nabíjecí zinc-air baterie již brzy (Physorg, anglicky)
• Přicházejí nové zinc-air baterie, uchovají třikrát víc energie než Li-Ion (DailyTech, anglicky)
• ReVolt Technology - firma pracující na vývoji nabíjecích zinc-air baterií (anglicky)
• Princip zinc-air baterií (anglicky, PDF)