Die 5 vielversprechendsten Alternativen zu Lithium-Ionen-Akkus
Batterien sind nette Kleinigkeiten, nicht wahr? Kleine zylindrische Metallstücke, die nur Energie in Ihre Geräte pumpen. Sie scheinen eine solche Bequemlichkeit zu sein, eine so einfache Möglichkeit, Ihre Technologie zu aktivieren. Aber Batterien sind nicht so toll, wie viele vielleicht denken.
Die typischen Batterien, die Sie im Laden finden – Energizer, Duracell, Kodak, Panasonic – enthalten alle etwas namens Lithium. Lithium ist ein alkalisches Element, das in einer Batterie einen großartigen Energietransporter darstellt.
Lithium ist jedoch nicht immer eine gute Sache. Hier ist der Grund und die fünf vielversprechendsten Alternativen zu dieser Art von Batterien.
Warum sind Lithiumbatterien ein Problem?
Bei Lithium-Ionen-Batterien wird Energie in Batterien gespeichert – und dann als Lithium-Ionen freigesetzt. Diese wandern zwischen zwei Elektroden (von der Kathode zur Anode) und produzieren Energie für unsere Geräte.
Aber Lithium ist nicht gerade eine freundliche Substanz.
Nachdem Batterien entsorgt wurden, beginnen sie zu korrodieren. Und hier beginnt das Problem. Durch diese Korrosion werden Lithium und andere Substanzen in der Batterie freigesetzt, die dann in den Boden sickern und sowohl das Grundwasser als auch das Oberflächenwasser kontaminieren. Dies kann sehr problematisch sein und ist sehr schädlich für die Umwelt.
Jetzt wissen Sie also, warum Lithiumbatterien nicht die beste Option sind, wenn Sie über die Rettung des Planeten nachdenken. Schauen wir uns nun fünf Alternativen an.
1. Wasserstoff-Brennstoffzellen Fuel
Wasserstoff-Brennstoffzellen sind im Bereich der Energieerzeugung nichts Neues. Dies sind elektrochemische Zellen, die sowohl einen Brennstoff als auch ein sogenanntes Oxidationsmittel kombinieren, um chemische Energie zu erzeugen.
Dieser Prozess erfordert eine Reaktionskette, bei der ein Wasserstoffatom durch zwei Elektroden, Anode und Kathode, in Protonen und Elektronen gespalten wird. Die Elektronen durchlaufen dann einen Stromkreis und erzeugen Strom.
Das Tolle an Wasserstoff-Brennstoffzellen ist, dass sie ein 10-faches Energie-Gewichts-Verhältnis haben als Lithium-Ionen-Batterien. Wasserstoff ist auch extrem reichlich vorhanden und kann aus erneuerbaren Energiequellen hergestellt werden. Damit ist der CO2-Fußabdruck von Wasserstoff-Brennstoffzellen insgesamt deutlich geringer als der von Lithium-Ionen-Batterien.
Eine einzelne Brennstoffzelle hat auch eine viel längere Lebensdauer als Lithium-Ionen-Batterien, die manchmal nicht viel länger als eine Woche halten.
Die Herstellung von Wasserstoff-Brennstoffzellen ist jedoch nicht billig, da das Ansäuern der Rohstoffe für die Zellen ein teurer Prozess ist. Wasserstoff ist auch extrem entzündlich, was ihn zu einem ziemlich gefährlichen Stoff macht.
2.Redox-Flow-Batterien
Redox-Flow-Batterien befassen sich ähnlich wie Wasserstoff-Brennstoffzellen auch mit der Gewinnung elektrochemischer Energie. Redox-Flow-Batterien sind jedoch ganz anders aufgebaut.
Diese Batterien bestehen aus zwei unterschiedlichen, in Flüssigkeiten gelösten Stoffen, die durch eine Membran getrennt und gepumpt werden. Durch eine Reihe von Reduktions- und Oxidationsreaktionen (daher der Name Red-Ox) wird diese chemische Energie in elektrische umgewandelt.
Redox-Flow-Batterien haben wie Wasserstoff-Brennstoffzellen eine sehr lange Lebensdauer und benötigen nur sehr wenig Wartung. Diese Batterien sind jedoch ziemlich komplex und nicht gerade einfach herzustellen.
Für die Funktion dieser Batterien sind eine Reihe verschiedener Elemente erforderlich, darunter Sensoren, Pumpen, Sekundärbehälter und Energieverwaltung. Sie sind jedoch weitaus weniger umweltfreundlich als Lithium-Ionen-Batterien und daher definitiv ein starker Kandidat für ihren Ersatz.
3. Sonnenkollektoren
Die meisten von uns haben von diesen erneuerbaren Energieerzeugern gehört. Sonnenkollektoren sind insofern großartig, als sie nur eine Energiequelle benötigen, um zu funktionieren: die Sonne! Und natürlich ist die Lichtmenge, die die Sonne täglich auf unseren Planeten scheint, keineswegs endlich, dh einem kann es nicht ausgehen.
Diese Paneele erzeugen Strom, indem sie Sonnenlicht mit Photovoltaik (PV)-Zellen absorbieren, die Gleichstrom (Gleichstrom) erzeugen, der dann über die Wechselrichtertechnologie in Wechselstrom (Wechselstrom) umgewandelt wird.
Sonnenkollektoren erfreuen sich weltweit bereits großer Beliebtheit, da auf vielen Hektar Land Tausende von Sonnenkollektoren für die Stromerzeugung untergebracht werden. Und jetzt werden sie beim Austausch von Batterien in Betracht gezogen.
Nehmen Sie zum Beispiel Taschenrechner. Diese sind oft auf Sonnenenergie angewiesen, um zu funktionieren. Es braucht jedoch eine winzige Menge Strom, um einen Taschenrechner mit Strom zu versorgen, daher müssen zusätzliche Überlegungen angestellt werden, wenn Sonnenkollektoren Lithium-Ionen-Batterien durch energieintensivere Geräte ersetzen sollen. Aber sie sind immer noch eine sehr praktikable Option!
4.Lithium-Schwefel-Batterien
Diese mögen den Lithium-Ionen-Akkus, die wir hier loswerden wollen, ein wenig ähnlich klingen, aber keine Sorge: Es gibt einige signifikante Unterschiede zwischen den beiden. Möglicherweise kennen Sie diese Batterien unter einem anderen Namen: wiederaufladbare Batterien.
Dies sind natürlich Batterien, die Sie über einen elektrischen Ausgang aufladen können, um sie immer wieder verwenden zu können.
Dies bedeutet zwar, dass Sie zum Betrieb der Batterien Strom verwenden müssen, dies ist jedoch aufgrund ihrer toxischen Auswirkungen erheblich weniger schädlich als die Verwendung herkömmlicher Lithium-Ionen-Batterien.
Die Verwendung von Akkus ist natürlich viel weniger verschwenderisch als die Verwendung von Lithium-Ionen. Darüber hinaus können diese Batterien eine viel höhere Energiedichte aufweisen als die herkömmlichen Versionen. Die Herstellung dieser Lithium-Schwefel-Batterien kann jedoch etwa dreimal so teuer sein, und sie werden weitaus seltener recycelt. Aber sie stellen ihre Vorgänger bei weitem in den Schatten.
5.Bioelektrochemische Batterien
Diese Art der Energieerzeugung unterscheidet sich von allen anderen hier aufgeführten, da sie auf biologische Organismen angewiesen ist. Anaerobe Bakterien, eine Art von Bakterien, die zum Überleben keinen Sauerstoff benötigen, werden verwendet, um Acetat mit einer Reduktions-/Oxidationsmethode zu verarbeiten, die Elektronen freisetzt.
Diese Elektronen können dann einen Stromkreis durchlaufen, um Elektrizität zu erzeugen, und dort haben Sie eine Batterie.
Allerdings befindet sich diese Art der Energiegewinnung noch in der Erprobungsphase, und die Wissenschaftler, die an dieser Methode arbeiten, haben es noch lange nicht geschafft, sie voll funktionsfähig zu machen. Sollte diese Methode jedoch erfolgreich sein, könnte sie die Welt der Energieerzeugung grundlegend verändern.
Nachhaltige Alternativen zu Lithium-Ionen-Batterien werden immer häufiger
Während sich einige dieser Lithium-Ionen-Akkus noch in der Vorphase befinden, sind sie in naher Zukunft unglaublich vielversprechend.
Um den Planeten für zukünftige Generationen zu schützen, ist der Umstieg auf nachhaltigere Energiealternativen von entscheidender Bedeutung. Wer weiß? Es kann nicht mehr lange dauern, bis Lithium-Ionen-Akkus der Vergangenheit angehören.