פריצת דרך: חוקרים בטכניון חשפו מקור אגירה חדש של אנרגיה

בשורה סביבתית: חוקרים בטכניון פיתוח סוללות נטענות על בסיס סילקון, המייצר מקור אגירה חדש של אנרגיה.

הצורך הגובר בשימוש במקורות אנרגיה מתחדשים, מציב אתגרים הנדסיים רבים, בהם אתגר האגירה של האנרגיה, זאת מאחר שמקורות אלה אינם יציבים על ציר הזמן. לדוגמה, קרינת השמש אינה מגיעה לכדור הארץ כל שעות היום ואנרגיית הרוח אינה קבועה בעוצמתה, לכן נדרשים פתרונות אחסון יעילים.

מעבר לסוגיה הסביבתית והאקלימית קיימים גם אתגרים טכנולוגיים רבים, למשל הנעת כלי רכב חשמליים. מצברים ירוקים חזקים וארוכי טווח הם משאלה שעדיין לא התגשמה. כיום מבוססים המצברים האלה ברובם על סוללות ליתיום-יון, המאופיינות במחיר גבוה ובהשלכות סביבתיות שליליות.

על רקע זה נערכים בעשורים האחרונים מחקרים רבים שנועדו לפתח סוללות המבוססות על רכיבים זולים וזמינים יותר כגון מגנזיום, סידן, אלומיניום ואבץ.
זהו הרקע למחקרים הנערכים במעבדתו של פרופ' יאיר עין-אלי מהטכניון בנושא סוללות מבוססות סיליקון.

פרופ' עין אלי הוא חבר סגל בפקולטה למדע והנדסה של חומרים וחבר ב-GTEP, תוכנית האנרגיה ע"ש גרנד בטכניון.

סיליקון הוא היסוד הנפוץ ביותר בקרום כדור הארץ מלבד חמצן, לכן הוא זמין וזול. יתרה מכך, הוא מאופיין ביציבות ובצפיפות אנרגיה גבוהה – מאפיינים ההופכים אותו לחומר מתאים לסוללות.

המחקר בנושא זה במעבדת עין אלי החל כבר בשנת 2009 וכבר הניב פיתוח של סוללות סיליקון-אוויר. כעת מפרסמת קבוצת המחקר פריצת דרך חדשה: סוללות נטענות על בסיס סיליקון, ללא ליתיום. את המחקר שהתפרסם ב-Advanced Energy Materials הובילו הדוקטורנט אלון אפשטיין מהצד הניסויי וד"ר איגור בסקין מהצד התיאורטי והשתתף בו פרופ' מתי סאס מהפקולטה להנדסת מכונות.

צוות המחקר הראה כיצד הסיליקון מתמוסס בעת פריקת הסוללה ומשוקע בחזרה בעת הטעינה, באופן המאפשר פריקה וטעינה לסירוגין. בניסויים שנערכו במעבדה הצליחו החוקרים להדגים זאת מספר סבבים של פריקה-טעינה, והם מעריכים כי שיפור התכן יוביל להגדלת מספר הסבבים והנצילות האנרגטית.

לדברי פרופ' עין אלי, "הוכחת היתכנות זו עשויה לסלול דרך לקראת סוללות נטענות משופרות, וכך להאיץ את פיתוחם של מצברים יעילים לאגירת אנרגיה".