Tõhusa alumiiniumpatarei saab ehitada kodus juba paari euroga ({{commentsTotal}})

Alumiiniumit saab kasutada energia talletamiseks.
Alumiiniumit saab kasutada energia talletamiseks. Autor/allikas: uc_rusal_photo_gallery/Creative Commons

Suhteliselt tõhusa alumiinium-õhk patarei on võimalik ehitada lihtsate ja odavate vahenditega kodustes tingimustes, selgub Tartu Kristjan Jaak Petersoni Gümnaasiumi õpilase Alex Savolaineni uurimusest.

Eeskätt lootis valmistada Savolainen seadeldise õpilastele patarei tööpõhimõtte selgitamiseks. Alumiinium-õhk patareisid saaks kasutada tema sõnul aga praktilisematel eemärkidel näiteks sõiduautodes. Erinevalt liitiumist Li-ioon akudes või plaatina katalüsaatorist kütuseelemendiga autodest on alumiinium odavam. Samal ajal on Al-õhk patarei energiatihedus suur ja lähteained ohutud. Näiteks ei saa need plahvatada nagu vesinik.

Suurem osa ajast ja energiast kulus patarei arendamisele. Töö käigus tehtud katsed ja valmistatud prototüübid andsid vihjeid, kuidas muuta vooluallikat üha tõhusamaks. Kõige efektiivsema patarei kasutegur ulatus 33 protsendini. Veidi enam kui 3,5 tunni jooksul andis see välja 6103 džauli jagu energiat. Võrdlusena väheneb veidi vähem energiat grammi trotüüli plahvatamisel. Klassikalisse AA-tüüpi patareisse mahub energiat poole rohkem. Alumiiniumit kulutas patarei selleks 0,63 grammi.

Kodustest vahenditest ehk tööstuslikku alumiiniumist ehitatud alumiinium-õhk patarei materjalide hinnaks kujunes 0,19 eurot. Selle liitus Tic-Tac karbi hind 1,3 eurot. Kõrge puhtusega alumiiniumist elektroodi hind on ~1,1 eurot. Samas märkis Savolainen, et tegemist pole laiatarbekaubaga. Kui toota seda suurtes kogustes, võiks väheneda patarei hind veel suurusjärgu võrra.

Samuti saab parandada ehitatud patarei kasutegurit. Selleks võiks kasutada näiteks süsinikust efektiivsemaid hapniku redutseerimise katalüsaatoreid või juhtides protsessis osaliselt tekkiva vesiniku hapnik-vesinik kütuseelementi. Põhjamaades saaks kasutada eralduvat soojus ära sõiduauto kütmiseks.

Autode tankimiseks tuleks tulevikus laadida tanklas patareisse alumiiniumit ja Al2O3 välja pumbata või vahetada korraga välja terve patarei. Tsinki kasutades saaks laadida patareid otse elektriga.

Uurimistöö käigus kogutud andmete põhjal on Savolainenil kavas avaldada teadusartikkel eeleretsenseeritavas rahvusvahelises teadusajakirjas. Töö põhjal valminud õppevideot on vaadanud praeguseks enam kui 17 500 korda, sh 142 võistlejat Euroopa loodusteaduste olümpiaadil. Videojuhendi põhjal esitasid nad alumiinium-õhk patareid, mida kasutati mudelautode võidusõidus.

Savolainenit juhendasid Tavo Romann ja Helgi Muoni.

ERR Novaator tutvustab õpilaste teadustööde riikliku konkursi teise vooru jõudnud uurimusi, mille hindamine ja autasustamine toimub tänavu 12. ja 13. aprillil õpilaste teadusfestivalil Tartus Eesti Rahva Muuseumis.

Toimetaja: Jaan-Juhan Oidermaa



ERR kasutab oma veebilehtedel http küpsiseid. Kasutame küpsiseid, et meelde jätta kasutajate eelistused meie sisu lehitsemisel ning kohandada ERRi veebilehti kasutaja huvidele vastavaks. Kolmandad osapooled, nagu sotsiaalmeedia veebilehed, võivad samuti lisada küpsiseid kasutaja brauserisse, kui meie lehtedele on manustatud sisu otse sotsiaalmeediast. Kui jätkate ilma oma lehitsemise seadeid muutmata, tähendab see, et nõustute kõikide ERRi internetilehekülgede küpsiste seadetega.
Hea lugeja, näeme et kasutate vanemat brauseri versiooni või vähelevinud brauserit.

Parema ja terviklikuma kasutajakogemuse tagamiseks soovitame alla laadida uusim versioon mõnest meie toetatud brauserist: