Wooden batteries that charge in 8 minutes / The innovation that will give a big boost to electric cars

2023-01-10 09:11:00, Tech CNA

Wooden batteries that charge in 8 minutes / The innovation that will give a big

About 8 years ago, a large paper manufacturer in Finland realized that the world was changing. The rise of digital media, the decline of the printed press, and the waning popularity of sending things by post, among many other factors, meant that the use of paper was in steady decline.

Kompania “Stora Enso” në Finlandë, e përshkruan veten si “një nga pronarët më të mëdhenj të pyjeve private në botë”. Ajo ka në pronësi shumë pemë, të cilat i përdor për të bërë produkte prej druri, letër dhe ambalazhe. Por tani ajo dëshiron të prodhojë edhe bateri, më saktë për makinat elektrike që karikohen brenda 8 minutash.

Kompania punësoi inxhinierë për të shqyrtuar mundësinë e përdorimit të linjinës, një polimer që gjendet tek pemët. Rreth 30 për qind e masës së një peme është linjinë, në varësi të specieve. Pjesa tjetër është kryesisht celulozë. “Linjina është ngjitësi që ngjit me njëra-tjetrën fibrat celuloze dhe i bën pemët shumë të ngurta”- thotë Lauri Lehtonen, kreu i ekspertëve që po eksperimentojnë me bateritë me bazë linjine në kompaninë “Stora Enso” në Lignode.

Wooden batteries that charge in 8 minutes / The innovation that will give a big

Polimeri linjinë përmban karbon. Dhe karboni është një material i shkëlqyer për një përbërës jetik në bateri që quhen anodë. Bateria e joneve litium në telefonin tuaj celular ka thuajse me siguri një anodë grafiti. Grafiti është një formë karboni me një strukturë të shtresëzuar.

Inxhinierët e “Stora Enso” menduan ta nxirrnin linjinën nga pulpa e mbeturinave që po prodhonin tashmë disa prej objekteve të tyre, dhe ta përpunonin atë për të prodhuar një material karboni për anodat e baterive. Kjo kompani është në partneritet me kompaninë suedeze “Northvolt” dhe planifikon që të prodhojë bateritë e para për tregun brenda vitit 2025.

Në kushtet kur gjithnjë e më shumë njerëz po blejnë makina elektrike dhe kursejnë energjinë në shtëpi, oreksi global për bateritë pritet që të rritet ndjeshëm në vitet e ardhshme. Lehtonen thotë se “kërkesa për to është marramendëse”.

Në vitin 2015, disa qindra gigavat orë shtesë (GWh) kërkoheshin çdo vit në rezervat e baterive në botë. Por kjo sasi do të shkojë në disa mijëra GWWh shtesë çdo vit deri në vitin 2030 pasi bota po distancohet nga karburantet fosile.

Dhe problemi është se bateritë e joneve të litiumit tek të cilat mbështetemi sot, varen kryesisht nga proceset industriale dhe minierat që e ndotin mjedisin. Për më tepër, disa nga materialet për këto bateri janë toksike dhe të vështira për tu ricikluar. Mbi të gjitha, shumë prej tyre ndodhen në vende ku shkelen shumë të drejtat e njeriut.

Wooden batteries that charge in 8 minutes / The innovation that will give a big

Për shembull prodhimi i grafitit sintetik kërkon ngrohjen e karbonit në temperatura deri në 3.000 gradë Celcius për javë të tëra në të njëjtën kohë. Shpeshherë energjia për këtë proces merret nga termocentralet me qymyr në Kinë. Ndaj po kërkohen vazhdimisht materiale të qëndrueshme baterish që janë më të disponueshme.

Në përgjithësi, të gjitha bateritë kanë nevojë për një katodë dhe anodë - përkatësisht elektrodat pozitive dhe negative, ndërmjet të cilave rrjedhin grimcat e ngarkuara me eletricitet të quajtura jone. Kur një bateri ngarkohet, jonet e litiumit ose natriumit, transferohen nga katoda në anodë, ku vendosen si makina në një parking shumëkatësh, thotë Xhill Pestana, shkencëtare dhe inxhiniere e baterive me bazë në Kaliforni që aktualisht punon si një konsulente e pavarur.

Kur bateria shkarkohet për t’i dhënë fuqi një makine elektrike, jonet kthehen në katodë pas lëshimit të elektroneve - elektronet lëvizin nëpër tela në një qark elektrik, duke transferuar energji tek automjeti. Pestana thotë se karboni është një material “spektakolar” sepse funksionon shumë mirë si një anodë e besueshme.

Alternativat e tjera, përfshirë strukturat e karbonit me prejardhje nga linjina, duhet ende që të tregojnë se janë të gatshme që ta bëjnë punën. E megjithatë ka shumë firma që eksplorojnë potencialin e linjinës në zhvillimin e baterive, siç është “Bright Day Graphene” në Suedi, e cila e nxjerr grafenin - një formë tjetër e karbonit - nga linjina.

Lehtonen lavdëron vetitë e materialit të anodës së karbonit që prodhon kompania e tij, edhe pse nuk do të zbulojë se si e shndërrojnë linjinën në një strukturë të fortë karboni, apo se çfarë është ajo strukturë. “Stora Enso” pretendon se kjo risi do t’i ndihmojë që të prodhojë një bateri me jone litiumi apo natriumi, e cila mund të karikohet brenda vetëm 8 minutave.

Edhe Uajat Tenhef nga Universiteti i Roçesterit në shtetin e Nju Jorkut, ka prodhuar anoda me prejardhje nga linjina në mjedise laboratorike. “Linjina është një nënprodukt që mund të ketë shumë përdorime të mundshme”- thotë ai. Ai dhe kolegët e tij zbuluan se mund ta përdornin linjinën për të prodhuar një anodë me një strukturë vetë-mbështetëse, e cila nuk kërkonte ngjitës apo një kolektor rryme me bazë bakri, një përbërës i zakonshëm tek bateritë me jone litiumi.

Pavarësisht nga fakti se kjo mund të zvogëlojë koston e anodave të karbonit nga linjina, ai është skeptik nëse ato mund të konkurrojnë komercialisht me anodat e grafitit. Pastaj është edhe problemi i qëndrueshmërisë. Çelsi Baldino, studiuese në Këshillin Ndërkombëtar për Transportin e Pastër, thotë se për sa kohë që linjina e përdorur për prodhimin e anodës nxirret si nënprodukt nga procesi i prodhimit të letrës, atëherë nuk do të priten pemë shtesë për të prodhuar bateri.

A spokesperson for Stora Enso confirms that currently, all the lignin the company uses is a "by-product of the pulping process" and its use does not increase the number of trees felled or the volume of wood used in pulp production. But Pestana says those looking to make anodes from lignin need to make sure the wood the lignin comes from is sustainable.

Translated by CNA.al