Исследователи из Национальной лаборатории Ок-Ридж придумали способ превратить самое грязное топливо — уголь — в материалы для изготовления аккумуляторов для новых экологичных автомобилей.
Новый процесс превращает уголь в графит, который является важным компонентом аккумуляторов электромобилей. Графит используется в аноде — отрицательно заряженном конце аккумулятора.
Хотя мы много слышим о различных других аккумуляторных материалах, таких как литий и кобальт, эти материалы фактически присутствуют в относительно меньших количествах в аккумуляторах электромобилей.
Самым распространенным материалом в этих аккумуляторах является графит (инфографику смотрите здесь, хотя она предназначена для аккумуляторов типа NMC), поэтому важно обеспечить наличие большого количества этого материала везде, где необходимо производство аккумуляторов.
И одно из таких мест находится в США — благодаря политике президента Джо Байдена в отношении электромобилей, были привлечены сотни миллиардов инвестиций и сотни тысяч рабочих мест в американское производство, в основном в виде аккумуляторных заводов, чтобы гарантировать, что автомобили с современными технологиями будут производиться здесь, в Америке. Эта политика также была направлена на обеспечение внутреннего или «дружественного» снабжения критически важными минералами для аккумуляторных материалов, такими как графит.
Но есть проблема: большая часть мирового графита поступает из Китая. Хотя это само по себе не обязательно проблема, всегда лучше иметь несколько источников любого конкретного материала, чтобы одна сторона не могла диктовать условия, если увидит такую возможность. И учитывая воинственную риторику в отношении Китая, которую регулярно демонстрирует определенный телеведущий-предатель, вполне возможно, что глобальные напряженности могут привести к срыву цепочек поставок графита, что, в свою очередь, может поставить под угрозу вышеупомянутую бурно развивающуюся американскую индустрию производства электромобилей (которая, как кажется, решительно настроена не допустить процветания той же телеведущей/осужденной преступницей).
Итак, на сцену выходят исследователи из Национальной лаборатории Ок-Ридж, которые придумали способ превратить то, что у Америки все еще есть в избытке — уголь — в графит.
Это не такой уж и большой скачок, поскольку графит — это форма углерода, а уголь также состоит в основном из углерода. Но процесс ORNL удаляет примеси из угля и создает материал, пригодный для анода аккумулятора.
Существуют и другие методы получения синтетического графита, но они требуют больше времени, затрат и более высоких температур. По оценкам исследователя ORNL Прашанта Нагапуркара, новый процесс будет стоить на 13% дешевле, чем старый процесс Ачесона.
В процессе ORNL, если электричество является «зеленым», то весь процесс является «зеленым». Особенно учитывая, что уголь исторически имеет репутацию «грязного», особенно важным следующим шагом является отслеживание выбросов по всей цепочке поставок в ходе производственного процесса. Это может продемонстрировать, что производство графита из угля действительно является более «зеленым» вариантом.
–Прашант Нагапуркар, ассоциированный научный сотрудник ORNL
Более того, процесс работает не только с углем прямо из земли (где уголь и должен оставаться) — он также работает с угольными отходами, такими как зола-унос, остатками предыдущих угледобывающих работ, которых в стране насчитывается более ста миллионов тонн этого опасного отхода, разбросанного по всей стране. К счастью, большая часть этого находится на поверхности, и для ее добычи не потребуется дальнейшая разработка.
Исследователи говорят, что процесс может помочь очистить эти отходы и использовать их для питания современных автомобилей. По их оценкам, объем отходов в США будет достаточен для обеспечения около 30% графита, необходимого для аккумуляторов электромобилей в период с настоящего момента до 2050 года.
Однако процесс не обязательно применять только к углю. Руководитель проекта Эдгар Лара-Курцио рассказал Electrek, как он может иметь потенциальные применения для других источников углерода:
Однако, хотя этот конкретный проект сосредоточен на поиске положительного использования угольных отходов, технология электрохимической графитации, которую мы масштабируем, может использоваться с другими аморфными источниками углерода. Как только мы избавимся от отходов угля — что само по себе стало бы крупным достижением в области восстановления окружающей среды — биомасса (например, мертвая растительность), нефть или другие источники углерода могут использоваться для производства графита с использованием того же процесса.
Например, метановая пиролиз, которая может использоваться для производства водорода, генерирует твердый углерод в качестве побочного продукта, который может быть электрохимически графитирован для применений в литий-ионных аккумуляторах. Эта технология дает преимущество в укреплении внутренних цепочек поставок графита, а не в зависимости от графита, добытого и обработанного в зарубежных странах, многие из которых имеют гораздо более слабые экологические стандарты и защиту работников.
Проект ORNL был реализован в сотрудничестве с Ramaco Carbon, компанией из Вайоминга, которая владеет несколькими угольными шахтами и поставляет уголь для производства стали. Ramaco заявляет, что ее руководящий принцип: «уголь слишком ценен, чтобы его сжигать». Компания сосредоточена на поиске способов использования угля, которые заменяют нефть в качестве сырья для различных химических и материальных процессов, причем, по их словам, при значительно более низкой стоимости.
Мнение Electrek
На первый взгляд, это кажется действительно отличным исследованием. Оно обеспечивает внутренние поставки графита, предлагает масштабируемую глобальную конкуренцию для диверсификации источников аккумуляторных материалов, может использоваться для утилизации старых отходов и дешевле существующих процессов.
Но это также кажется немного подозрительным, потому что мы должны сосредоточиться на том, чтобы оставлять углерод в земле.
Когда мы извлекаем углерод из земли, мы, конечно, склонны его сжигать, что означает, что он попадает в атмосферу, а это плохо. В настоящее время в атмосфере содержится 423 ppm углерода, что выше, чем диапазон 280-350 ppm, который представляет собой надлежащий баланс для современной жизни на Земле. Это означает, что нам не нужно извлекать углерод из земли, нам нужно возвращать его в землю — причем очень много.
Поэтому любой новый процесс, который может заставить нас взглянуть на углерод в земле и подумать о другом способе его использования, вызывает подозрения.
По крайней мере, в данном случае он предложен компанией, которая владеет угольными шахтами не для сжигания, а для поиска других применений. Так что они, возможно, не воспользуются этим как предлогом для сжигания большего количества угля. Что неплохо.
Однако в последнее время наблюдается значительное стремление к производству стали без угля, возглавляемое такими компаниями, как SSAB в Швеции. Производство стали на основе угля (например, для которого Ramaco поставляет уголь) связано почти с тысячей смертей, 13 миллиардами долларов расходов на здравоохранение и сотнями тысяч потерянных учебных и рабочих дней *ежегодно* в США.
Учитывая, что это исследование проводилось в сотрудничестве с компанией, которая поставляет уголь для этого же грязного процесса, это вызывает у нас некоторое сомнение. Процесс превращения угля в аккумуляторы будет чище, чем просто сжигание угля в атмосфере, а графит потенциально подлежит переработке и может использоваться долгосрочно в нескольких поколениях аккумуляторов электромобилей, но трудно избавиться от факта, что уголь является одним из самых загрязняющих веществ, доступных нам, людям.
Итак, даст ли нам этот процесс больше причин извлекать уголь из земли? Даже несмотря на то, что исследователи указывают на возможность использования угольных отходов в этом процессе, что, если компании обнаружат, что переработка отходов сложнее или дороже, чем добыча нового угля?
Учитывая, что мы упрямо отказываемся налагать реальную цену этого загрязнения на компании, которые его вызывают, вполне возможно, что угольные компании найдут способ оправдать свое дальнейшее функционирование (особенно когда у власти окажется республиканская администрация, которая последовательно демонстрирует враждебность к здоровью человека и слишком тесные связи с угольной промышленностью).
Так что, хотя новые научные открытия никогда не бывают лишними, мне кажется, что за этим стоит присматривать. Очистка экологической катастрофы от неиспользуемых угольных отходов — это фантастическое применение, но давайте не позволим этому замедлить быстрое закрытие угольных шахт в этой стране.
Еще одно применение аккумуляторов? Питание вашего дома! Чтобы ограничить перебои в подаче электроэнергии и сделать ваш дом более устойчивым, рассмотрите возможность перехода на солнечную энергию с системой хранения энергии. Чтобы найти надежного, проверенного поставщика солнечных услуг рядом с вами, предлагающего конкурентоспособные цены, ознакомьтесь с EnergySage — бесплатным сервисом, который позволяет легко перейти на солнечную энергию. У них есть сотни проверенных установщиков солнечных батарей, конкурирующих за ваш бизнес, что гарантирует вам высококачественные решения и экономию 20-30% по сравнению с самостоятельной установкой. Кроме того, услуга бесплатна, и вы не получите звонков от продавцов, пока не выберете установщика и не сообщите им свой номер телефона.
Ваши персональные предложения по солнечной энергии легко сравнивать онлайн, и вы получите доступ к беспристрастным консультантам по энергетике, которые помогут вам на каждом этапе. Начните здесь. – реклама*
Лучший комментарий от neko
Понравилось 13 людям
Обгон ICE автомобиля с таким аккумулятором в электромобиле будет называться «угольный дым»
Посмотреть все комментарии