Περισσότερο από έναν αιώνα μετά την πρώτη της εφαρμογή, μια από τις πιο φιλόδοξες εφευρέσεις του Τόμας Εντισον φαίνεται να αποκτά μια νέα δυναμική. Ο λόγος για την επαναφορτιζόμενη μπαταρία νικελίου-σιδήρου, την οποία οραματίστηκε στις αρχές του 20ού αιώνα για χρήση σε ηλεκτρικά οχήματα. Τότε, η τεχνολογία δεν κατάφερε να επικρατήσει στην ανερχόμενη αυτοκινητοβιομηχανία. Σήμερα όμως, επιστήμονες πιστεύουν ότι η ίδια βασική αρχή μπορεί να αξιοποιηθεί για την αποθήκευση ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές και να ενισχύσει τις σύγχρονες ενεργειακές υποδομές.
Οπως αναφέρεται στο επιστημονικό περιοδικό «Small», ομάδα μηχανικών από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Λος Αντζελες (UCLA) ανέπτυξε το πρωτότυπο μιας ιδανικής μπαταρίας, «αντίγραφο» αυτής του Εντισον, μέσω μιας μεθόδου που… μιμείται τη δημιουργία των οστών στους σπονδυλωτούς οργανισμούς! Η καινοτόμος μπαταρία φορτίζεται σε ελάχιστα δευτερόλεπτα και διατηρεί την απόδοσή της για πάνω από 12.000 κύκλους φόρτισης και εκφόρτισης. Σε πρακτικούς όρους, η απόδοσή της αντιστοιχεί σε περισσότερες από τρεις δεκαετίες συνεχούς καθημερινής λειτουργίας.
Μια ιδέα που άντεξε στον χρόνο
Οσο παράδοξο και αν ακούγεται, στις αρχές του 1900 τα ηλεκτρικά και υβριδικά οχήματα δεν ήταν σπάνια στους δρόμους της Αμερικής. Το 1901, ο γνωστός εφευρέτης και επιχειρηματίας Τόμας Εντισον κατοχύρωσε με πατέντα μια λειτουργική μπαταρία μολύβδου-οξέος. Σύντομα, δημιούργησε και την ανθεκτικότερη εκδοχή της με βάση το νικέλιο και τον σίδηρο.
Παρότι η εφεύρεση θεωρήθηκε ένα τεχνολογικό άλμα για την εποχή της, το υψηλό κόστος και η περιορισμένη αυτονομία της μπαταρίας δεν μπόρεσαν να ανταγωνιστούν την ταχεία εξάπλωση του κινητήρα εσωτερικής καύσης. Για περισσότερο από έναν αιώνα η τεχνολογία παρέμεινε στο περιθώριο· μια ιδέα που δεν βρήκε ποτέ την ευκαιρία να αξιοποιηθεί.
Σχεδόν 120 χρόνια αργότερα, η ενεργειακή κρίση φαίνεται να δημιουργεί τις κατάλληλες προϋποθέσεις για να επανέλθει στο προσκήνιο. Και αυτό διότι οι μπαταρίες ιόντων λιθίου που κυριαρχούν σήμερα στην αγορά εξαρτώνται από σπάνια μέταλλα, κάτι που ανεβάζει σημαντικά το κόστος τους. Η μπαταρία της ομάδας του UCLA έρχεται ως μια βιωσιμότερη εναλλακτική, διατηρώντας την ίδια βασική χημική λειτουργία με την μπαταρία του Εντισον, αφού χρησιμοποιεί νικέλιο και σίδηρο για την αποθήκευση και απελευθέρωση της ηλεκτρικής ενέργειας.
Εμπνευση και από τη Βιολογία
Η κατασκευή της μπαταρίας δεν βασίστηκε μόνο στην τεχνολογική κληρονομιά του Εντισον, αλλά και σε μια θεμελιώδη βιολογική διαδικασία. Οι ερευνητές εμπνεύστηκαν από τον τρόπο με τον οποίο σχηματίζονται τα οστά και τα κελύφη στους σπονδυλωτούς οργανισμούς.
Εκεί, ειδικές πρωτεΐνες παίρνουν τον ρόλο του «σκελετού» και καθοδηγούν την εναπόθεση μεταλλικών στοιχείων (όπως το ασβέστιο) επάνω τους. Στην περίπτωση της νέας μπαταρίας, το ασβέστιο αντικαταστάθηκε από νικέλιο και σίδηρο, ενώ ως δομική βάση χρησιμοποιήθηκαν πρωτεΐνες από υποπροϊόντα επεξεργασίας βοδινού κρέατος. Επιπλέον, τα υλικά εμπλουτίστηκαν με οξείδιο του γραφενίου για να ενισχυθεί η σταθερότητα και η απόδοση της κατασκευής.
Μπορεί η νέα μπαταρία να μη διαθέτει ακόμα την ενεργειακή πυκνότητα που απαιτεί η ηλεκτροκίνηση, αλλά ενδείκνυται για σταθερές εφαρμογές. Σε ένα ηλιακό πάρκο μπορεί να αποθηκεύει γρήγορα την πλεονάζουσα ενέργεια κατά τη διάρκεια της ημέρας και να την αποδίδει στο δίκτυο τη νύχτα.
Μπορεί ακόμη να λειτουργήσει ως μια αξιόπιστη εφεδρική πηγή των ενεργοβόρων κέντρων δεδομένων. Το βασικό της πλεονέκτημα όμως είναι ότι μειώνει την εξάρτηση της ηλεκτρικής ενέργειας από τις σπάνιες γαίες, καθότι χρησιμοποιεί άφθονα και εύκολα προσβάσιμα μέταλλα. Απομένει να φανεί κατά πόσο η «ξεχασμένη» εφεύρεση του Εντισον θα καταστεί τελικά σημαντικός παράγοντας στο μέλλον της ενέργειας.
