Przejdź do treści

Katoda z ligniny

Ame­ry­kań­ski „Science” opu­bli­ko­wał wy­niki prac dra Grze­go­rza Mil­czarka z prof. Olle In­ga­näsa ze szwedz­kiego Lin­köping Uni­ver­sity. Uczeni chcą za­ra­dzić pro­ble­mowi ma­ga­zy­no­wa­nia ener­gii, który do tej pory roz­wią­zy­wany jest przy uży­ciu dro­gich i czę­sto tok­sycz­nych tech­no­lo­gii. Po opa­ten­to­wa­niu ka­tody z li­gniny i po­li­pi­rolu, pra­cują nad anodą, aby za kilka lat można za­cząć pro­duk­cję ta­nich i eko­lo­gicz­nych aku­mu­la­to­rów.

Czy ba­te­rie pro­du­ko­wane ze związ­ków or­ga­nicz­nych to przy­szłość prze­no­śnych urzą­dzeń?

Chciał­bym, żeby tak było. Jed­nak obec­nie brak jest jesz­cze ko­mer­cyj­nie do­stęp­nych roz­wią­zań źró­deł ener­gii wy­ko­rzy­stu­ją­cych tego typu ma­te­riały. Śle­dząc li­te­ra­turę fa­chową ob­ser­wuję kilka ście­żek ba­dań na ta­kimi ma­te­ria­łami i wie­rzę, że w przy­szło­ści tego typu ba­te­rie za­stą­pią te sto­so­wane obec­nie, po­dob­nie jak wy­świe­tla­cze LED (rów­nież wy­ko­rzy­stu­jące związki or­ga­niczne) za­stą­piły swego czasu ki­ne­skopy.

Dla­czego w Pana pro­jek­cie wy­ko­rzy­stano od­pady z pro­duk­cji pa­pieru? (ka­toda)

Mo­ty­wa­cja była dwo­ja­kiego ro­dzaju. Po pierw­sze cho­dziło o wy­ko­rzy­sta­nie ma­te­riału ta­niego – do­stęp­nego w ogrom­nych ilo­ściach jako pro­dukt uboczny prze­my­słu pa­pier­ni­czego – a po dru­gie ma­te­riału po­sia­da­ją­cego w teo­rii moż­li­wość od­wra­cal­nego gro­ma­dze­nia ła­dun­ków elek­trycz­nych. Pro­ble­mem tech­niczny, jaki na­leży roz­wią­zać aby ta­kie gro­ma­dze­nie ła­dunku wy­ko­rzy­stać prak­tycz­nie w ba­te­riach lub aku­mu­la­to­rach, to nie­wielka prze­wod­ność elek­tryczna li­gnin unie­moż­li­wia­jąca wy­two­rze­nie z nich elek­trod. W ba­da­niach udało nam się roz­wią­zać ten pro­blem po­przez sto­sun­kowo pro­ste po­łą­cze­nie jed­nego z ty­pów od­pa­do­wych li­gnin z po­li­me­rem prze­wo­dzą­cym (po­li­pi­ro­lem).
 

Jaki wpływ na roz­wój źró­deł ener­gii mają obec­nie wy­mogi zwią­zane z ochroną śro­do­wi­ska?

Jest to py­ta­nie które na­le­ża­łoby za­dać pro­du­cen­tom ba­te­rii i in­nych źró­deł ener­gii. Są­dzę jed­nak, że wpro­wa­dzane co­raz su­row­sze dy­rek­tywy eu­ro­pej­skie są dla tej ga­łęzi prze­my­słu pro­ble­ma­tyczne z ra­cji ope­ro­wa­nia ma­te­ria­łami o czę­sto bar­dzo ne­ga­tyw­nym wpły­wie na śro­do­wi­sko, co wy­mu­sza na pro­du­cen­tach ko­niecz­ność na­kła­dów in­we­sty­cyj­nych mi­ni­ma­li­zu­ją­cych od­pady ta­kiej pro­duk­cji jak i wpro­wa­dza­nie tech­no­lo­gii umoż­li­wia­ją­cych re­cy­kling ma­te­ria­łowy zu­ży­tych ba­te­rii i aku­mu­la­to­rów. Z tego punktu wi­dze­nia ma­te­riały or­ga­niczne, szcze­gól­nie te oparte na bio­ma­sie po­winny być znacz­nie przy­jaź­niej­sze śro­do­wi­skowo.

W jaki spo­sób pol­ski ba­dacz tra­fia na łamy pre­sti­żo­wego ame­ry­kań­skiego cza­so­pi­sma „Science”? Prze­cież cią­gle sły­szymy, że w pol­skiej na­uce nie można nic zro­bić, bo brak pie­nię­dzy, uczel­nie nie po­ma­gają, a mi­ni­ster­stwo prze­szka­dza?

Na łamy „Science” tra­fia się tak jak na łamy każ­dego in­nego cza­so­pi­sma na­uko­wego. Ar­ty­kuł pod­da­wany jest wstęp­nej se­lek­cji pod ką­tem no­wo­ści na­uko­wej a na­stęp­nie kie­ro­wany do re­cen­zji. Aby przejść pierw­szy etap se­lek­cji, ko­nieczne jest tak na­prawdę do­bre uza­sad­nie­nie waż­no­ści da­nej pracy w oczach re­dak­tora na­uko­wego. W na­szym przy­padku są­dzę, że istotne było po­łą­cze­nie dwóch kwe­stii: wy­ko­rzy­sta­nia ma­te­riału ta­niego, od­pa­do­wego i od­na­wial­nego do wy­two­rze­nia tzw. „ma­te­riału za­awan­so­wa­nego”, oraz po­łą­cze­nie tego z kwe­stią ma­ga­zy­no­wa­nia ener­gii, pro­ble­mem istot­nym i ak­tu­al­nym. Kwe­stia fi­nan­so­wa­nia ba­dań w na­szym przy­padku była sprawą dru­go­rzędną – nie sto­so­wa­li­śmy bar­dzo kosz­tow­nej apa­ra­tury ani me­tod ba­daw­czych. Wy­daje mi się za­tem, że naj­istot­niej­sze to wy­bór cie­ka­wego te­matu ba­dań wpi­su­ją­cego się w ak­tu­alne nurty na­ukowe. Wtedy przy odro­bi­nie szczę­ścia uda się po­zy­skać fun­du­sze ko­nieczne do ich re­ali­za­cji, który nie za­wsze mu­szą być kwo­tami przy­pra­wia­ją­cymi o za­wrót głowy.

Ja­kie mogą być ko­mer­cyjne za­sto­so­wa­nia ba­te­rii, które Pa­no­wie wy­my­śli­li­cie?

Tu słowo wy­ja­śnie­nia – praca, którą opu­bli­ko­wa­li­śmy do­ty­czy ma­te­riału, który może być za­sto­so­wany jako ka­toda aku­mu­la­tora. Do wy­two­rze­nia ba­te­rii lub aku­mu­la­tora ko­nieczna jest jesz­cze przy­naj­mniej druga elek­troda i elek­tro­lit, je­śli po­mi­nie się obu­dowę. A więc nie je­ste­śmy jesz­cze wy­na­laz­cami go­to­wego aku­mu­la­tora. Te­raz mu­simy opra­co­wać drugą elek­trodę or­ga­niczną aby zło­że­nie go­to­wego aku­mu­la­tora było moż­liwe. Wtedy po prze­pro­wa­dze­niu od­po­wied­nich te­stów, bę­dziemy w sta­nie od­po­wie­dzieć na py­ta­nie, do ja­kiego typu urzą­dzeń tego typu aku­mu­la­tory będą mo­gły być za­sto­so­wane. My­ślę, że na to py­ta­nie bę­dziemy w sta­nie od­po­wie­dzieć za kilka lat.

Roz­ma­wiał dr Mar­cin Pie­chocki

Powiązane materiały: