Jednym z odnawialnych źródeł energii elektrycznej, z których możemy korzystać na Ziemi, jest energia geotermalna. Niemniej, tylko niektóre z państw świata tego źródła używają. Ponadto, tylko w ośmiu z nich energia wytwarzana dzięki niemu stanowi więcej niż 0,4% krajowej energii. Ma to rzecz jasna swoje przyczyny. Należą do nich chociażby duże nakłady inwestycyjne wymagane do budowy instalacji, które pozwalają na pozyskiwanie energii ze źródeł geotermalnych. Poza tym, mimo jej powszechności, energię geotermalną nie zawsze łatwo jest pozyskiwać.
Na szczęście, na horyzoncie pojawiło się nowe rozwiązanie, które ma ułatwić pozyskiwanie energii ze źródeł geotermalnych. Jest nim bateria stworzona przez naukowców z Instytutu Technologicznego w Tokio oraz firmy Sanoh Industrial. Ta potrafi bezpośrednio przetwarzać ciepło w energię elektryczną.
Dzisiejsze systemy pozwalające na eksploatację energii geotermalnej bazują głównie na wykorzystaniu gorącej wody podgrzewanej przez gorące skały zlokalizowane pod powierzchnią Ziemi. Mowa o wodzie albo naturalnie gorącej, pompowanej do góry, albo takiej wpompowywanej pod powierzchnię w celu jej ogrzania, a następnie przywracanej na powierzchnię. Ich największą wadą jest jednak to, że często nadają się do wykorzystywania źródeł tylko o bardzo wysokiej temperaturze, od 180 stopni Celsjusza (oczywiście z pewnymi wyjątkami).
Bateria japońskich badaczy pozwala z kolei na wytwarzanie energii elektrycznej ze źródeł geotermalnych o temperaturze niższej niż 100 stopni, i to bez wykorzystywania pośrednich nośników ciepła takich jak woda. Składa się ona z trzech warstw materiału wciśniętego między dwie elektrody. Pierwsza odpowiada za transport elektronów, druga zawiera german i jest półprzewodnikiem, a trzecia jest elektrolitem w formie ciała stałego, który transportuje jony miedzi.
Źródło: Pixabay
Bateria została zaprojektowana tak, aby ta wytwarzała energię po prostu po… zakopaniu jej w ziemi. Ciepło gruntu pobudza elektrony w półprzewodniku, powodując ich przeniesienie do warstwy transportującej. Następnie te są przekazywane przez elektrodę na zewnętrzny obwód i ostatecznie do drugiej elektrody, do warstwy elektrolitu. Tam zachodzą reakcje redoks (utleniania i redukcji), które powodują przeniesienie niskoenergetycznych elektronów z powrotem do półprzewodnika, rozpoczynając cykl od nowa.
Pytanie brzmi, jak wiele takich cykli bateria potrafi przetrwać. Czy te mogą przebiegać w nieskończoność? Badacze wykazali, że z czasem reakcje redoks zostają przerwane, co dzieje się za sprawą relokacji jonów miedzi. Niemniej, póki bateria jest zakopana w ziemi, wystarczy na chwilę otworzyć jej zewnętrzny obwód aby odwrócić tę sytuację.
„Dzięki takiej konstrukcji, ciepło, zwykle uważane za źródło energii o niskiej jakości, stałoby się świetnym źródłem energii odnawialnej.”, powiedziała Sachiko Matsushita, jedna z badaczy. „Nie ma w tym przypadku obawy o promieniowanie, o drogą ropę, o niestabilność przy wytwarzaniu energii, niczym przy wykorzystywaniu energii słonecznej czy wiatrowej.”
Jak widać, bateria zapowiada się niesamowicie. Mamy nadzieję, że tę rzeczywiście uda się wykorzystać, w przeciwieństwie do wielu zapowiadanych „cudownych” baterii i akumulatorów.
Źródło: Journal of Materials Chemistry