Kot je že leta 1800 ugotovil Alessandro Volta, je kemična reakcija med dvema elementoma v elektrolitu, ločena s prepustno membrano temelj delovanja vsake baterije. Naravnih zakonov ne moreš spremeniti, ostane ti zgolj prilagajanje podrobnosti, da iz njih potegneš največ. Oziroma da je kar največ energije, ki jo potencialno nosi, uporabne.

Nikdar prej niso bile tako zanimive, kot so zdaj, ko jih večinoma povezujemo z električnimi avtomobili. Kot da prej ne bi bile pomembne in usodne za celo paleto mobilnih naprav – od telefonov do prenosnikov. Žal so argument nasprotnikov električne mobilnosti, ki pogosto širijo polresnice ali laži, da bi dokazali svoj prav, a tudi umirjenega dela naroda, ki nimajo nič proti električnim avtomobilom, vendar menijo, da tehnologija še ni zrela, zato bodo raje še malo počakali. Po želji. S čakanjem ni nič narobe, dokler je razlog pravi. Pogosto pač ni. Kot sem že pisal, nima smisla čakati na baterije s trdnim elektrolitom, saj pravih še nekaj časa ne bo, kakor ne na natrijeve, saj so razlogi zanje drugačni, kot večina misli. Kemija je neizprosna in če še tako obračamo periodni sistem, se vedno znova kaže, da je litij preprosto najbolj primeren material. Zakaj? Vrnimo se k osnovam. Kako sploh baterija deluje?

Prosto po Prešernu je baterija »posoda«, v kateri je shranjena kemična energija, ki se pretvarja v električno z redukcijo (sprejemanjem) in oksidacijo (oddajanjem) elektronov. Reakciji potekata na elektrodah, ki sta temu primerno imenovani. Katoda je med praznjenjem pozitivna, saj na njej poteka redukcija, in anoda zaradi oksidacije negativna. Ko baterijo polnimo, je ravno obratno, vendar imenovanje ostaja zaradi preprostejšega razumevanja. Kadar naprava porablja shranjeno energijo, se elektroni iz negativno nabite anode skozi porabnika premikajo na pozitivno nabito katodo. Da je sistem v ravnovesju, se v isti smeri, a skozi elektrolit, premikajo pozitivno nabiti ioni. Ko baterijo polnimo, se procesi preprosto obrnejo.

Kemični elementi imajo električni potencial, ki ga merimo v voltih. Tisti, pri katerih je nizek, so odločni oksidanti in z visokim odlični reducenti. V idealni bateriji bi bila elementa na obeh skrajnih koncih. Uganete, kateri element je najboljši reducent? Litij, seveda. Natrij je sicer visoko, med njima je še nekaj elementov, česar tabela (vir: Wikipedia) ne kaže, a je razlika v potencialu tudi tako opazna. Da skrajšam. Litij je za izdelavo najprimernejši, ker ima najnižjo gostoto in najvišji potencial. Vse ostalo so boljši ali slabši približki, v katere smo prisiljeni zaradi različnih razlogov.

Zakaj se potem kot nekakšna rešilna bilka omenja natrijeva baterija? Zaradi pragmatizma. Litij v nasprotju s splošnim mnenjem ni pretirano redek material, le na redkih mestih ga najdemo v pravi obliki in primerni koncentraciji, da se rudarjenje splača. Natrij je prisoten praktično povsod. V morjih in še marsikje drugje, zato je lažje doseči neodvisno proizvodnjo. Sploh, ker v natrijevi bateriji ravno tako niso potrebni še drugi redki materiali. Čeprav je obstojnejša (zdrži več ciklov polnjenja in praznjenja) ter se hitreje polni, je glavna cokla opazno manjša energijska gostota. Prevedeno v razumljivejšo govorico. Avtomobil z baterijo v masi in velikosti identično litijevi, z enim polnjenjem prevozi manj kilometrov (baterija ima manjšo kapaciteto v kWh). Kot pa vemo, je doseg, poleg hitrosti polnjenja, najmočnejši argumenti nasprotnikov elektrifikacije voznega parka. Natrijeve baterije so zaradi tega primerne za nekatera vozila, kot so na primer električni dostavniki (kombiji), vendar ne za vsa! Zelo verjetno pa bi bile primerne v vlogi energijskih zalogovnikov za shranjevanje denimo presežne električne energije iz sončnih elektrarn.

The post NEDELJSKI NASVET: Ponovi vajo iz KEMIJE, da boš vedel(a), kaj pričakovati od baterij appeared first on Tehnozvezdje.