Топливо "из воздуха"

Один из главных недостатков электромобилей — небольшой запас хода. Водителей всегда преследует мысль, что они могут не доехать до пункта назначения из-за разрядки батареи. Однако недавно компания IBM объявила, что проблему можно решить. И тогда на мировом рынке появятся аккумуляторы для преодоления более 800 километров без подзарядки, а электродвигатели впервые в истории смогут на равных конкурировать с двигателями внутреннего сгорания.

Классический электротранспорт работает на литий-ионных батареях. Они довольно громоздки и требуют подключения к сети через каждые 160 километров пути. В качестве альтернативы все чаще рассматривают элементы питания нового поколения — воздушно-литиевые. По плотности энергии они превосходят своих предшественников более чем в 1000 раз и могут сравниться с бензином. В них положительная пластина изготовлена не из оксида металла, а из углерода, который весит намного меньше и производит электрический ток, реагируя с кислородом окружающего воздуха.

«К сожалению, и эти батареи не идеальны: вследствие химической неустойчивости их компонентов они теряют часть своей емкости при каждой перезарядке, что делает нецелесообразным их использование в автомобилях», — отмечает физик Винфрид Вильке, сотрудник лаборатории Альмаден компании IBM (Сан-Хосе, штат Калифорния).

С помощью масс-спектрометрии исследователь подробно изучил электрохимические процессы, протекающие в воздушно-литиевых аккумуляторах. Оказалось, что кислород вступает во взаимодействие не только с углеродным катодом, но и с раствором электролита — жидкой средой, в которой движутся ионы лития. Именно это со временем и приводит к полной деградации батареи.

В поисках альтернативных электролитов Вильке и его коллега Алессандро Куриони из Цюрихской лаборатории IBM (Швейцария) разработали на суперкомпьютере Blue Gene ряд моделей, включающих в себя все возможные характеристики вероятных кандидатов, в том числе, их квантово-механические свойства.

«Сегодня у нас на примете есть один весьма перспективный вариант», — сообщает Вильке. Ученый пока держит в тайне состав электролита, но говорит, что на его основе уже создано несколько лабораторных прототипов нового аккумулятора. Полноценный образец планируют создать к 2013 году, а к 2020 — наладить серийное производство усовершенствованных батарей.

«Если все получится, главный недостаток воздушно-литиевых элементов будет устранен», — отмечает Фил Бартлетт, заведующий кафедрой электрохимии Саутгемптонского университета (Великобритания). Тем не менее, есть масса других практических вопросов, с которыми еще предстоит разобраться, в том числе, проблема функционирования батарей в условиях повышенной влажности воздуха. «При взаимодействии лития с водой возникает опасность его самовозгорания», — поясняет Бартлетт.