מחקר חדש בטכניון – סוללה מסיליקון שתחזיק מעמד אלפי שעות

קרן  הלמזלי תרמה לטכניון מליוני דולרים בכדי לאפשר פיתוח אשר יקטין התלות בליתיום ויאפשר שימוש באופציית הסיליקון המבטיחה

קרן הלמזלי (The Leona M. and Harry B. Helmsley Charitable Trust ) העניקה לטכניון מענק בסך חמישה מיליון דולר להמשך פיתוח סוללת חשמל קלה, ידידותית, בעלת תוחלת חיים ארוכה. המענק הושג באמצעות שיתוף פעולה עם פרופסור גידי גריידר, ראש תוכנית האנרגיה הטכניונית (GTEP), וישמש להקמתו של "מערך איחסון האנרגיה" של קרן הלמזלי ולתמיכה בתוכנית "מנהיגים במדע האנרגיה".

"קרן הלמזלי גאה על ההתקשרות עם הטכניון בפרויקט חשוב זה", אמר סנדור פרנקל, נאמן בקרן.
"המענק של קרן הלמזלי מגיע בעיתוי מצוין", אמר פרופסור גריידר. "שני פטנטים צפויים לקבל אישור בארה"ב בנוגע לסוללת הסיליקון-אוויר – סוללה מסוג חדש שפותחה במסגרת מחקר שבראשו עמד פרופסור יאיר עין אלי מהפקולטה להנדסת חומרים ומתכנית האנרגיה של הטכניון. כעת חשוב מאוד ליצור אבות-טיפוס כדי להגן על הסוללה בהיבט של קניין רוחני, ולפתח אותה לקראת ייצור מסחרי".

"מערך איחסון האנרגיה" ((Energy Storage Complex יהיה מורכב משלוש מעבדות נפרדות שבהן יתנהל מחקר בתחום הסוללות. "אלה סוללות מסוג חדש, המבטלות את הצורך בשימוש במתכות כבדות. כך ניתן לייצר סוללות קלות יותר (יחסית לסוללות קונוונציונליות) ומתכלות", אמר פרופסור עין אלי. "הסוללה הידידותית עמידה מאוד ליובש קיצוני וללחות קיצונית. יש לה קיבולת גבוהה וחיי מדף אינסופיים, פוטנציאלית".

"מערך איחסון האנרגיה" יכלול גם ציוד חדשני ביותר, שאינו קיים כיום בישראל – למשל מערכת רב תכליתית לדיפרקציה של קרני X.
תוכנית האנרגיה הטכניונית שואפת למשוך חברי סגל חדשים ומעולים בתחומי האנרגיה. תוכנית "מנהיגים במדע האנרגיה" תספק משכורות ומימון (לציוד) לשני חוקרים חדשים במשך שלוש שנים. באמצעות חבילת פיצוי תחרותית ותשתיות מחקר מעולות, הטכניון יוכל להחזיר הביתה דוקטורנטים ישראלים מעולים וחוקרים בפוסט-דוקטורט, שלמדו באוניברסיטאות מובילות בחו"ל. "זוהי מטרה מרכזית של תוכנית האנרגיה, ואנו מתכננים לגייס שישה אנשי סגל חדשים תוך שש שנים", אמר פרופסור גריידר.

לנוכח ההתמעטות המהירה במקורות של פחמימנים זולים (hydrocarbon), והצורך לצמצם את פליטתם של גזי חממה, פיתוחן של אנרגיות נקיות הוא צורך בוער מתמיד. סוללת הסיליקון-אוויר של הטכניון, שחוקרי הטכניון פיתחו בשלוש השנים האחרונות, יכולה לספק כוח בלתי פוסק במשך אלפי שעות בלי צורך בהחלפה. הסוללה מבוססת על ננו-אבקת-סיליקון ועל חמצן אטמוספרי, ומבטיחה יתרונות סביבתיים משמעותיים בשל ממדיה הזעירים, חיי המדף הארוכים, וחשוב מכל – החזרתו הנקייה של הסיליקון למצבו המקורי: חול.

למחקר זה השלכות עתידיות בתחומי התחבורה, הבריאות והאלקטרוניקה, כמו גם ביישומים צבאיים. שימושים אפשריים הם בהתקנים רפואיים, למשל משאבות לחולי סוכרת ומכשירי שמיעה. כיום הסוללות של מכשירי השמיעה מחזיקות מעמד בין 7 ל-10 ימים, ורגישוֹת ללחות ולסביבה. פירוש הדבר – החלפה שלהן לפחות פעם בשבוע. חוקרי הטכניון מאמינים כי תוך שנה או שנתיים הם יצליחו להגדיל משמעותית את הספק הסוללה, ותוך שלוש-ארבע שנים לאפשר הספק הגדול פי חמישה מסוללת הליתיום (lithium-ion battery) החזקה ביותר כיום.

"אנחנו מנסים ליצור סוללות שיחזיקו מעמד חודשִׁים לפני שיהיה צורך להחליפן", אמר פרופסור עין אלי. "והחלום הוא שהן יהיו גם נטענות. אנחנו נמצאים במירוץ אל סוללת העתיד – האם תהיה זו סוללת מתכת-אוויר, סוללת ליתיום או סוללת סיליקון-אוויר. אני מאמין שלסיליקון יתרונות משמעותיים בהיבטים של סביבה, עלות ובטיחות. ליתיום, לדוגמה, הוא חומר נפיץ ורגיש לסביבה".
בנוסף, הליתיום הוא משאב הולך ומתכלה, וחצי מאספקת הליתיום העולמית מקורה בבוליביה. בנסיבות אלו – מחסור צפוי בליתיום – נכנס פרופסור עין אלי לתמונה עם אופציית הסיליקון המבטיחה.

מחקר חדש של Meridian International Research קובע כי "ייצור הליתיום (lithium carbonate) יספיק רק באופן מוגבל מאוד לצרכי השוק הגלובלי העתידי של תחבורה חשמלית" וכי, "ייצור מסחרי של ליתיום מזיק לסביבה".