Rafhlaða framleidd með þangi virkar enn eftir 1000 hleðslu

Rafhlaða sem hefur mikilvæga hluta úr þangi gæti rutt brautina fyrir vistvænni orkugeymslu.

Flestir rafhlöður í snjallsímum, rafbílum og fartölvum treysta á litíum. Þessi málmur er þó af skornum skammti og er oft unnin af honum starfsmenn við slæmar aðstæður og er betrumbætt með aðferðum sem skaða umhverfið. Skortur á litíum er aðeins líklegur til að versna þar sem heimurinn hverfur frá jarðefnaeldsneyti í átt að því að nota endurnýjanlega raforku sem geymd er í rafhlöðum.

Steve Eichhorn við háskólann í Bristol, Bretlandi, segir að það sé nauðsynlegt að finna nýja rafhlöðutækni, en að það séu enn vandamál sem þarf að sigrast á fyrir einn af stóru keppendum: natríum-málm rafhlöður. Í þessum er natríum notað í stað litíums.

Þegar natríum-málm rafhlöður eru hlaðnar og tæmast með tímanum, myndast málmútfellingar sem kallast dendrítar á rafskautum þeirra, sem verða að lokum svo stórar að þær stinga á óleiðandi skilju á milli þeirra og valda skammhlaupi sem eyðileggur rafhlöðuna.

Eichhorn og teymi hans hafa nú leyst þetta með því að búa til skilju sem er að hluta til úr brúnu þangi sem safnað var á skosku ströndinni. Hann segir að vegna þess að auðvelt sé að uppskera natríum sjálft úr saltinu í sjónum, þýðir það í raun að mikilvægir hlutar þessara nýju rafhlöðu geti verið „gerðar úr sjónum“. 

Til að búa til skiljuna spunnu rannsakendur plasti sem kallast pólýeterímíð í trefjar og gegndreyptu þær með sellulósa nanókristöllum um 10 nanómetrum í þvermál og 200 nanómetra að lengd sem þeir höfðu dregið úr þanginu. Þeir köstuðu þessu samsettu efni í gegnum fína sprautu með því að hlaða allt að 30 kílóvolta í ferli sem kallast rafspinning. Fínir þræðir sem myndast geta myndað rafhlöðuskiljur sem eru nógu sterkar til að standast göt og leyfa langvarandi rafhlöður.

„Venjulega hefur þang ekkert sérstaklega hátt sellulósainnihald, en þetta er það, þetta yrki. Svo við tókum það út úr því,“ segir Eichhorn. „Þú getur dregið þessa nanókristalla úr hverju sem er: tré, miscanthus, hör. En þangarnir eru áhugaverðir vegna þess að þeir eru í raun frekar langir og það er mikilvægt fyrir styrkingu.“

Notkun kristalla úr þangi hefur annan ávinning að því leyti að í tilraunum leyfði hún meiri geymslugetu og skilvirkni en fyrri efni, sem eykur endingu rafhlöðunnar. Teymið komst að því að hönnunin hélt áfram að virka vel, jafnvel eftir 1000 hleðslulotur.