Prechod ľudstva na využívanie čistej energie namiesto energie z fosílnych palív sa stretáva s viacerými komplikáciami. Vďaka rozmachu obnoviteľných zdrojov energie nie je v dnešnej dobe najväčšou brzdou energetickej revolúcie ani tak zásobovanie energiou, ako skôr jej skladovanie.
V budúcnosti by mala veľká časť energie pochádzať z obnoviteľných zdrojov, ako je slnko či vietor. No keďže vietor ani slnko neumožňujú vyrábať energiu nepretržite, je potrebné prebytočnú elektrinu uskladniť, aby sme ju mohli použiť počas výpadku jej výroby. Jedným z dôležitých prostriedkov, ako to dosiahnuť, sú lepšie batérie. Ak máme napájať plánované veľké množstvá elektrických áut a mobilných zariadení, potrebujeme tiež obrovské množstvo batérií.
Problémové lítium
Batérie sú kľúčovou súčasťou našej budúcnosti zelenej energie, no zároveň aj jej najväčším problémom. Majú viacero zásadných nevýhod, s ktorými sa musí dnešná veda popasovať. Jedným z najväčších z nich je, že lítium-iónové články používajú lítium ako kľúčovú zložku. Toto sa ťaží ako soľ. Európa v súčasnosti nemá žiadne veľké zásoby, takže sa spolieha na dovoz len z malého množstva krajín, ako je napríklad Austrália a Čile. Lítiové batérie sú tiež drahé, majú obmedzenú kapacitu a po opakovanom nabíjaní strácajú výkon.
Ak ich chceme zlepšiť, musíme najprv pochopiť, ako fungujú. Tradičné lítium-iónové batérie majú tri kľúčové komponenty. A to dve pevné zložky nazývané elektródy – anóda a katóda – a kvapalinu nazývanú elektrolyt. Keď sa batéria používa, elektróny prúdia z anódy na katódu, aby napájali akékoľvek zariadenie, ku ktorému je pripojená. Pozitívne lítiové ióny difundujú cez elektrolyt a sú priťahované k zápornému náboju katódy. Keď sa batéria nabíja, funguje to naopak.
Chrbtica plávajúca na vode vyrába čistú a lacnú elektrinu z morských vĺn
Hustota energie
Jedným z riešení, ako predĺžiť životnosť batérií, je nahradiť tekutý elektrolyt tuhou látkou alebo gélom. Teoreticky majú tieto polovodičové batérie vyššiu hustotu energie, čo znamená, že môžu napájať zariadenia dlhšie. Mali by byť tiež bezpečnejšie a rýchlejšie na výrobu, keďže na rozdiel od typických lítium-iónových batérií nepoužívajú horľavý tekutý elektrolyt.
Podľa elektrochemičky Sophie Mailley z Komisie pre atómovú energiu a alternatívne energie (CEA) v Grenobli vo Francúzsku už takéto batérie existujú, no dobre fungujú iba pri teplotách okolo 60 °C. To znamená, že sa vo väčšine prípadov nedajú použiť.
Vhodná náhrada lítia
Ďalšou nevýhodou lítium-iónových batérií je ich vysoká cena kvôli nedostatku lítia. Riešením by bolo nájsť iný druh batérie, ktorá by bola lacnejšia. Takzvané prietokové batérie (redox-flow, alebo flow batérie)môžu byť vhodnou alternatívou. Hlavnými zložkami tohto typu batérií sú dve kvapaliny, jedna kladne nabitá a jedna záporne. Keď sa batéria používa, sú tekutiny čerpané do komory známej ako zásobník článkov, kde sú oddelené priepustnou membránou a vymieňajú si elektróny, vďaka čomu vytvárajú prúd. Ani prietokové batérie však nie sú bez chyby. Používajú vanád rozpustený v kyseline sírovej, čo je veľmi toxická látka. Bezpečnostné požiadavky počas výroby a nutnosť použitia extrémne odolných materiálov, aby sa zabránilo vytekaniu toxínov, tak zvyšujú náklady na ich výrobu.
