הצורך הגובר בשימוש במקורות אנרגיה מתחדשים מציב אתגרים הנדסיים רבים ובהם אתגר אגירה. מפני שמקורות אלה אינם יציבים על ציר הזמן - קרינת השמש אינה מגיעה לכדור הארץ בכל שעות היום ואנרגיית הרוח אינה קבועה בעוצמתה - נדרשים פתרונות אחסון יעילים.
מעבר לסוגייה הסביבתית והאקלימית קיימים אתגרים טכנולוגיים רבים, למשל בהנעת כלי רכב חשמליים. מצברים חזקים וארוכי טווח הם משאלה שעדיין לא התגשמה, וכיום 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 בהפקולטה למדע והנדסה של חומרים וחבר ב-GTEP, תוכנית האנרגיה ע"ש גרנד בטכניון.
לדברי החוקרים, סיליקון הוא היסוד הנפוץ ביותר בקרום כדור הארץ מלבד חמצן ולכן הוא זמין וזול. יתרה מכך, הוא מאופיין ביציבות ובצפיפות אנרגיה גבוהה - מאפיינים ההופכים אותו לחומר מתאים לסוללות.
פרופ' יאיר עין-אליצילום: דוברות הטכניוןהמחקר בנושא זה במעבדת עין אלי החל כבר בשנת 2009 וכבר הניב פיתוח של סוללות סיליקון-אוויר. כעת הגיעה קבוצת המחקר בראשות פרופ' עין אלי לפריצת 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 מספר סבבים של פריקה-טעינה, והם מעריכים כי שיפור התכן יוביל להגדלת מספר הסבבים והנצילות האנרגטית. פרופ' עין אלי אמר כי "הוכחת היתכנות זו עשויה לסלול דרך לקראת סוללות נטענות משופרות, וכך להאיץ את פיתוחם של מצברים יעילים לאגירת אנרגיה".
הדוקטורנט אלון אפשטייןצילום: דוברות הטכניוןהמחקר נתמך על ידי המועצה להשכלה גבוהה והקרן הלאומית למדע, התוכנית הלאומית לתחליפי דלקים, משרד הקליטה והעלייה, מאגד מלא"ך (INREP) ותוכנית האנרגיה ע"ש גרנד בטכניון.
