פריצת דרך עולמית: חוקרי הטכניון פיתחו סוללת סיליקון-אוויר המסוגלת לעבוד אלפי שעות ללא הפסקה

הטכניון רשם פטנט על הפיתוח, אשר פורסם בכתב העת המוביל בעולם באלקטרו-כימיה

חוקרי הטכניון הצליחו לפתח סוללת סיליקון-אוויר המסוגלת לעבוד אלפי שעות ללא הפסקה. הפיתוח פורסם בכתב העת המדעי המוביל  Electrochemistry Communications.

פרופסור יאיר עין אלי, מהפקולטה להנדסת חומרים בטכניון, חוקר שנים רבות סוללות מתכת-אוויר. בסוללות המוכרות לנו, יש אלקטרודה חיובית (+) הנקראת קתודה ואלקטרודה שלילית (-) הנקראת אנודה. הן מופרדות על ידי חוצץ ובתוכו נוזל שמכיל יונים )אלקטרוליט).

“בסוללות מתכת-אוויר יש חיסכון ניכר במשקל ובעלויות, כי למעשה אין בהן קתודה מובנית”, הוא מסביר. “בסוללה זו הקתודה היא החמצן שבא מן הסביבה דרך ממברנה (זו הסוללה שמשתמשים בה, למשל, כבדי שמיעה, כי היא קלה ומאריכת ימים). היו נסיונות בעבר לשדרג סוללה כזו גם לרכבים חשמליים ולמכשירים אלקטרוניים נישאים, ועתה קיבל הדבר תנופה מחודשת כאשר החברות ‘טויוטה’ ו’פנאסוניק’ משתפות פעולה בהטמעת סוללת אבץ-אוויר במכוניות חשמליות עתידיות”.

המכון הטכנולוגי של מסצ’וסטס (MIT) ביחד עם עוד חברות מסחריות, דוגמת IBM ו”טסלה”, ובעידוד הממשל האמריקני, מנסים לפתח סוללות ליתיום-אוויר נטענות, אשר יכולות להגיע עד פי עשרה צפיפות אנרגיה מהטכנולוגיות הקיימות כיום (יעבדו פי עשרה יותר זמן, או פי עשרה יותר מרחק נסיעה).

פרופסור עין אלי מציע להשתמש בסוללת סיליקון-אוויר. “הסיליקון (צורן) הוא חומר נפוץ ביותר, אינו מסוכן ויציב ביותר, קל משקל ובעל תכולת אנרגיה גבוהה (ארבעה אלקטרונים מועברים במהלך חימצון אטום סיליקון יחיד) ואנו למעשה הופכים אותו לחול (צורן דו-חמצני) במהלך פריקת הסוללה. זו תהיה סוללה לא נטענת, דוגמת הסוללות המוכרות לנו כיום”, הוא מסביר.
סוללה כזו, בעלת אורך חיי מדף בלתי מוגבל, תהיה טובה לשימוש בתחום הרפואי (כמו במשאבות לחולי סוכרת או במכשירי שמיעה) ובתחום האלקטרוניקה, כחלק מובנה מהתקן הבנוי כולו מסיליקון. הסוללה החדשנית תוכל לספק אנרגיה עד אלפי שעות עבודה, ללא החלפה.

עבודת הפיתוח של סוללת הסיליקון-אוויר נעשתה במימון הקרן הדו-לאומית למחקר, בהשתתפות הדוקטורנט גיל כהן וד”ר דוד סטרוסבצקי מהטכניון ופרופ’ דיגבי מקדונלד מאונ’ פנסילבניה בארה”ב.

בתמונה: תרשים הסוללה