Корейські вчені відкрили батарею на парникових газах — новий погляд на клімат

Людство щороку викидає в атмосферу близько 58 гігатонн парникових газів — і здебільшого просто дивиться, як вони розчиняються в небі. Дослідники з південнокорейського Університету Сонгюнкван вирішили, що це марнотратство, і запропонували радикально інший підхід: а що, якби ми це забруднення не просто вловлювали, а відразу перетворювали на електрику?

• Як дізнатися, коли потрібно міняти батарею у вашому MacBook

Деталі

Команда під керівництвом доктора Чжі Сун Чжана створила пристрій, який вони самі назвали «Вловлювачем газів та генератором електроенергії». Назва прозаїчна, але суть — ні. Коли молекули CO₂ або оксидів азоту (NOx) стикаються з поверхнею електрода, вони адсорбуються — і в цей момент всередині пристрою запускається ланцюжок реакцій: перерозподіл зарядів, міграція іонів, і на виході — постійний електричний струм. Жодних зовнішніх джерел живлення не потрібно.

Технічна основа пристрою — асиметрична система з двох типів матеріалів: вуглецевих електродів та гідрогелю. Саме ця пара забезпечує ефективне захоплення газів і перетворення хімічної енергії адсорбції на електричну. Простіше кажучи, батарея не заряджається від розетки — вона заряджається від самого забруднення.

Навіщо це потрібно, якщо є сонячні панелі

Традиційні системи вловлювання вуглецю — CCS — споживають колосальну кількість енергії на сам процес захоплення і зберігання газів. Вони ефективні, але дорогі і, як не парадоксально, самі потребують живлення. Нова батарея пропонує іншу логіку: не витрачати енергію на боротьбу з викидами, а отримувати з них енергію. Два завдання вирішуються одночасно.

Масштаб проблеми, яку технологія може допомогти вирішити, вражає. За даними бази EDGAR, у 2024 році глобальні викиди парникових газів становили 58,6 гігатонн еквіваленту CO₂ — і це без урахування викидів від сільського господарства та лісового господарства. Найбільші «внески» робить Китай (13,1 гігатонн), США (4,6 гігатонн) та Індія (3,2 гігатонн). Навіть якщо нова батарея зможе утилізувати невеликий відсоток від цього обсягу — цифри виходять значні.

Де це реально застосують

Дослідники не обмежуються теорією і вже окреслюють конкретні напрямки застосування. Перший — датчики якості повітря, яким більше не потрібне зовнішнє живлення: вони самі живляться від того самого забрудненого повітря, яке вимірюють. Для великих міст із розвиненою мережею моніторингу це означає суттєву економію інфраструктури.

Другий напрямок — пристрої інтернету речей, розгорнуті в промислових зонах і на виробництвах. Там, де завжди є викиди, тепер буде й енергія для роботи сенсорів та передавачів. Нарешті, самі промислові підприємства можуть отримати інструмент, який одночасно скорочує шкідливі викиди та генерує електрику прямо на місці їх виникнення.

«Парникові гази — це не просто джерело забруднення, а й потенційне джерело доступної енергії», — підкреслює Чжі Сун Чжан. Якщо технологія вийде за межі лабораторії — а дослідники впевнені, що потенціал для цього є — звичне розуміння того, що вважати відходами, а що ресурсом, доведеться переглянути.

Переосмислення того, що ми вважаємо відходами, а що — ресурсом, стає головним трендом сучасної науки. Поки одні вчені знаходять енергію у шкідливих газах, інші ламають стереотипи щодо продуктивності сонячних елементів. Коли в заголовках наукових новин з’являється цифра «130% ефективності», першою природною реакцією стає скептицизм, адже закони термодинаміки здаються непорушними. Проте дослідники з Університету Кюсю в Японії разом із німецькими колегами з Університету Йоганна Ґутенберґа не намагаються спростувати фізику. Вони досягли іншого результату, який, можливо, є навіть більш значущим для майбутнього енергетики, змістивши акцент із простого поглинання світла на інтелектуальне керування квантовими процесами.