Один из самых весомых недостатков электрокара – ограниченная дальность пробега. Нетрудно представить, какие ощущения испытывает водитель, опасающийся, что он может просто-напросто не доехать до пункта назначения – какое уж там удовольствие от вождения, когда шкала заряда стремительно пустеет! IBM решила жестко расправиться с этой проблемой, ведя разработку батареи с 800-километровым запасом хода.
Сама компания называет новый аккумулятор литий-воздушным. Его теоретическая энергетическая плотность в тысячу раз выше литий-ионного варианта, что позволит поставить электрокар в один ряд с бензиновыми авто. В упрощенном виде его работу можно описать так – в позитивном электроде вместо оксидов металлов используется углерод, реагирующий с воздухом вокруг него для создания электрического тока. Польза от применения углерода заключается еще и в том, что он легче оксидов металлов, что позволит снизит вес батарей.
Однако без проблем в разработке не обходится. Химическая нестабильность процессов, происходящих во время перезарядки, ограничивает жизненный цикл батарей, что в текущем виде делает их непригодными для использования в автомобилях. Разумеется, это не тупик. Специалисты IBM ведут дальнейшие исследования, которые приносят многообещающие плоды уже сейчас.
Изучая электрохимические реакции в литий-воздушных батареях, они обнаружили, что кислород вступает в реакцию не только с углеродным электродом, но и с электролитическим сольвентом – проводящим раствором, переносящим ионы лития между электродами. Однако реакция электролита с кислородом со временем приводит к истощению первого. Так что ученым IBM из калифорнийской и швейцарской лабораторий пришлось провести невероятно детализированные симуляции происходящих реакций для поиска альтернативного электролита, вплоть до моделирования на атомарном уровне – в чем помог суперкомпьютер Blue Gene.
В результате удалось получить несколько функционирующих прототипов, однако пока IBM не раскрывает деталей касательно примененных в них элементов и соединений. Вместе с «голубым гигантом» в проекте задействованы четыре американских национальных лаборатории и коммерческие партнеры – союз надеется на то, что полнофункциональные прототипы будут готовы к 2013 году, а коммерческий вариант литий-воздушных батарей окажется доступен автопроизводителям в 2020 году.
Только представьте перспективы, которые открываются перед электрокарами с новыми батареями. Разумеется, перед исследователями стоят и другие практические проблемы – например, дороговизна и ограниченность лития как ресурса, а также проблема работы литий-воздушных батарей во влажном воздухе (ведь литий может спонтанно загореться при контакте с водой). Однако будущее выглядит многообещающе.