Bateria z uranu – innowacja rodem z laboratorium science fiction?
Brzmi jak z filmów sci-fi? Być może. Ale to się naprawdę wydarzyło: naukowcy z Japońskiej Agencji Energii Atomowej (JAEA) opracowali działający prototyp baterii, w której wykorzystano zubożony uran – materiał, który do tej pory uchodził głównie za uciążliwy odpad po produkcji paliwa jądrowego.
I choć technologia jest dopiero na etapie laboratoryjnym, to może otworzyć zupełnie nowy kierunek w magazynowaniu energii – szczególnie tej ze źródeł odnawialnych.
Co z tym uranem?
Zubożony uran powstaje jako produkt uboczny podczas wzbogacania paliwa jądrowego – to ten „mniej aktywny” brat izotopu U-235, którego reaktory tak bardzo potrzebują. Na świecie są jego setki tysięcy ton – Japonia ma 16 000, USA ponad 750 000. Do tej pory używano go m.in. w wojsku i medycynie. Teraz może też trafić do baterii.
Zespół z JAEA stworzył przepływową baterię, w której zubożony uran pełni funkcję aktywnego materiału w elektrolicie elektrody ujemnej, a żelazo – w dodatniej. W uproszczeniu: mamy dwa zbiorniki z roztworami, które przepływają przez ogniwa, a różnica potencjałów wytwarza prąd. Prototyp działał stabilnie przez 10 cykli ładowania i rozładowywania, generując napięcie 1,3 V – porównywalne z klasyczną baterią AA.
Po co to wszystko?
Przede wszystkim chodzi o alternatywę dla litowo-jonowych magazynów energii, które są zasobochłonne. Uranowa bateria mogłaby służyć jako stacjonarny magazyn energii – np. przy farmach wiatrowych czy słonecznych, gdzie stabilność dostaw bywa problematyczna.
Zaletą jest też surowiec – zamiast produkować coś od nowa, wykorzystujemy to, co już i tak mamy w magazynach jako odpad.
Brzmi dobrze, ale…?
Jest kilka „ale”. Po pierwsze: radioaktywność. Nawet jeśli zubożony uran jest relatywnie bezpieczny, to i tak wymaga ekranowania, zabezpieczeń, specjalnego transportu. Po drugie: koszty. Istniejące technologie, jak Li-Ion czy komercyjne ogniwa przepływowe, są już dobrze rozwinięte i zyskali przewagę skali – nowe rozwiązania muszą być bardzo konkurencyjne, żeby miały sens na rynku.
No i po trzecie: skala. Prototyp był mały. Zespół z JAEA pracuje teraz nad wersją, która zużywałaby 650 ton uranu i miała pojemność 30 MWh – to wystarczyłoby na zasilenie ok. 3000 japońskich domów przez jeden dzień. Ale to wciąż tylko plany.
Czy to ma szansę na rynek?
Jeśli kraje rozwijające energetykę jądrową będą szukać sposobów na wykorzystanie swoich odpadów, a jednocześnie będą inwestować w OZE – to tak, może się okazać, że uranowa bateria będzie atrakcyjną opcją. Zwłaszcza tam, gdzie dostęp do litu jest ograniczony.
Ale to nie wydarzy się z dnia na dzień. Na razie technologia jest ciekawym eksperymentem – i dobrze, że takie się dzieją. Bo nawet jeśli uran nie trafi do naszych domów, to może pokazać nowe kierunki w projektowaniu baterii i magazynów energii.
Źródło: spectrum.ieee.org