Zasilanie przyszłości: papierowe akumulatory Flinta oferują zrównoważony sposób przechowywania i wykorzystywania energii
Ograniczenia istnieją, ale papierowe baterie Flinta poczyniły szybkie postępy i obiecują, że ostatecznie prześcigną akumulatory litowo-jonowe.
Konwencjonalne akumulatory służą do zasilania szerokiej gamy urządzeń elektronicznych i pojazdów, dostarczając energię do ich działania i funkcjonalności. Są one jednak wykonane głównie z materiałów takich jak lit, nikiel i kobalt, których podaż jest ograniczona. Ta zależność rodzi pytania o przyszłość zielonej energii. Firmą, która pracuje nad rozwiązaniem takich problemów, jest Flint, kierowana przez współzałożyciela i dyrektora generalnego Carlo Charlesa. Flint dąży do zapoczątkowania ery zrównoważonego wykorzystania i magazynowania energii dzięki swojemu unikalnemu podejściu: bateriom papierowym.
Pionierska nowa wizja akumulatorów
Podróż Flinta rozpoczęła się od prostego pragnienia stworzenia czegoś namacalnego, co mogłoby mieć znaczący wpływ na życie ludzi. Wcześniej współpracował z takimi organizacjami jak Google i ambasada USA na Filipinach przy różnych projektach badawczych, a Charles przez lata doskonalił swoją wiedzę na temat badań i innowacji. Tęsknił jednak za głębszym poczuciem spełnienia – takim, które wynika z tego, że ludzie używają i doceniają produkt, który opracował.
Aby to osiągnąć, założył firmę Flint, która na początku była pomyślana jako firma skupiająca się na produkcji modułowych powerbanków. Nie rozpaliło to jednak pasji, której Karol szukał w swojej pracy. "Budzenie się każdego ranka i myślenie o sobie tylko jako o właścicielu firmy produkującej powerbanki nie było dla mnie wystarczające" – powiedział Charles.
Właśnie w tym momencie Charles sięgnął po swoje wcześniejsze przedsięwzięcia badawcze. Większość jego wcześniejszych prac miała wspólny wątek: zrównoważony rozwój. Te doświadczenia pomogły mu na nowo zdefiniować wizję Flinta, aby opracować papierowe baterie, które mogą magazynować energię w sposób bardziej zrównoważony.
Nauka stojąca za papierową baterią Flinta
W swojej istocie papierowa bateria Flint jest zgodna z podstawową strukturą tradycyjnych akumulatorów litowo-jonowych, składającą się z czterech typowych elementów: anody, katody, elektrolitu i separatora. Jednak to, co odróżnia baterie papierowe Flint od zwykłej odmiany, to brak materiałów takich jak lit, nikiel i kobalt w ich konstrukcji.
Zamiast tego Flint wykorzystuje papier cynkowy, manganowy, hydrożelowy i celulozowy, aby stworzyć baterię o rewolucyjnym designie. Łącząc hydrożel z papierem celulozowym, firma może stworzyć papier celulozowy wzmocniony hydrożelem, który może spełniać funkcje zarówno separatora, jak i elektrolitu w konstrukcji akumulatorów Flint. Anoda i katoda zbudowane są z i manganu.
Odkrycie papieru celulozowego wzmocnionego hydrożelem jako realnego składnika baterii wymagało wielu permutacji i kombinacji. Aby osiągnąć opłacalny projekt, Flint musiał użyć materiałów, które są nietoksyczne, pochodzą z naturalnych źródeł i nie wyczerpują ograniczonych zasobów. Ale wysiłki firmy opłaciły się, ponieważ jej innowacyjne podejście może przynieść kilka korzyści:
Opłacalność: Oczekuje się, że w porównaniu z tradycyjnymi bateriami, papierowe baterie Flint będą dziesięciokrotnie tańsze dla producentów.
Zwiększone bezpieczeństwo: Pomijając elementy reaktywne znajdujące się w tradycyjnych bateriach, baterie papierowe Flint są bezpieczniejsze w użyciu, ponieważ można je przebić, uszkodzić lub przeciąć bez ryzyka przegrzania lub wybuchu.
Kompostowalność: Pod koniec cyklu życia akumulatory Flint mogą ulec degradacji w środowisku naturalnym, zmniejszając ich wpływ na środowisko.
Zmiana perspektywy produktów zasilanych bateryjnie
Chociaż alternatywy, takie jak akumulatory słonowodne lub akumulatory grafitowo-jonowe, oferują wyjątkowe zalety, ich integracja z obecnymi produktami może stanowić poważne wyzwanie.
"Na przykład, jeśli weźmiemy pod uwagę baterie wodne w smartfonach, jest to po prostu niewykonalne. Nawet akumulatory wodorowe lub sodowe, choć mogą wykazywać imponujące wskaźniki wydajności, stanowią poważne wyzwanie, jeśli chodzi o integrację ich z produktami codziennego użytku, takimi jak laptopy czy samochody. Akumulatory te nie wykorzystują tych samych czterech komponentów, co akumulatory litowo-jonowe, więc musielibyśmy dostosować nasze projekty produktów, aby dostosować je do tych akumulatorów" – powiedział Charles.
Jeśli baterie papierowe Flint są skutecznie wymienne z akumulatorami litowo-jonowymi, eliminuje to potrzebę przeprowadzania przez producentów szeroko zakrojonych zmian w produkcie, gdy chcą zintegrować nową technologię akumulatorów.
Co więcej, tradycyjne kształty baterii często dyktowały formę i funkcję produktów elektronicznych. Elastyczna i adaptacyjna konstrukcja baterii papierowych Flint może umożliwić projektantom uwolnienie się od tych ograniczeń podczas projektowania produktów. Charles przewiduje płynne dostosowanie konstrukcji baterii do zaokrąglonych rogów smartfonów i krzywizn pojazdów elektrycznych. "Stanowi to przesuwanie technologii do granic możliwości, odkrywanie, co naprawdę mogą osiągnąć baterie" – powiedział Charles.
Kluczową korzyścią jest subtelność. Dzięki integracji baterii papierowych Flint klienci końcowi nie muszą być świadomi zmiany, ponieważ produkty, z których korzystają, pozostaną praktycznie identyczne. Jednak pod powierzchnią produkty te wykorzystują potencjał technologii, aby stać się bardziej przystępnymi cenowo, lżejszymi i bezpieczniejszymi.
Poruszanie się wyzwaniami
Pomimo poczynionych dużych postępów, Charles przyznaje, że obecnie pozostają w tyle za akumulatorami litowo-jonowymi pod względem pojemności.
Baterie papierowe Flint przewyższyły standardy akumulatorów litowo-jonowych pod względem gęstości powierzchniowej. Jednak obecnie mogą one pracować tylko przy 60% objętościowej pojemności energetycznej oferowanej przez akumulatory litowo-jonowe. Ponadto typowy czas życia baterii papierowej na obecnym etapie rozwoju wynosi około 60% żywotności baterii litowo-jonowej.
Charles wierzy jednak, że dzięki pozyskaniu zasobów i infrastruktury potrzebnej do zwiększenia skali badań i rozwoju oraz produkcji, baterie papierowe mogą ostatecznie przewyższyć wydajność akumulatorów litowo-jonowych.
"Jeśli spojrzymy na to, jak zazwyczaj produkowane są baterie, to są to pomieszczenia czyste wyposażone w zaawansowane technologicznie maszyny i precyzyjne narzędzia, a wszystko to w kontrolowanym środowisku. W przeciwieństwie do tego, pracujemy z dostępnymi zasobami, dążąc do maksymalizacji produktywności i szybkości w naszych wysiłkach na rzecz komercjalizacji tej technologii" – powiedział Charles. Wszelkie zanieczyszczenia wprowadzone podczas produkcji baterii mogą wykładniczo zmniejszyć wydajność baterii. Istnieje również inne wyzwanie: opór ze strony branży akumulatorowej.
"Taka sytuacja miała miejsce wiele razy i oczywiste jest, że niektórzy interesariusze nie są przychylni naszej technologii. Może to wynikać z ich wcześniejszych inwestycji w akumulatory litowo-jonowe lub obaw, że możemy wstrząsnąć całym rynkiem" – powiedział Charles.
Według Charlesa sprostanie temu wyzwaniu będzie wymagało skutecznego informowania o korzyściach, jakie papierowe baterie Flint mogą zapewnić konsumentom, producentom i środowisku. Firma Flint nawiązała niedawno współpracę z firmą Collinson Power, która dostarcza rozwiązania energetyczne dla krytycznych obiektów, w tym lotniska Changi w Singapurze, szpitali, uniwersytetów i obozów wojskowych. Do działania opiera się na bateriach, które są zarówno niebezpieczne, jak i zajmują dużo miejsca. Baterie papierowe Flint mogą pomóc w rozwiązaniu niektórych problemów.
"Opowiadamy się za fundamentalną zmianą sposobu produkcji baterii i jesteśmy w pełni przygotowani na krytykę i wyzwania. Nasza pasja napędza nas do przodu, dążąc do przekształcenia branży" – powiedział Charles.