Teorija kaže: svaka se redoks-reakcija, dakle kemijska promjena pri kojoj se razmjenjuju elektroni, može iskoristiti za dobivanje električne struje, tj. za konstrukciju galvanskog članka, električne baterije. No što znači riječ „redoks“? To je kratica, učili smo u školi, od oksidacija/redukcija, a riječ oksidacija dolazi pak od latinske riječi oxygenim (kisik), a oxygenium od grčke riječi oxys (kiseo), jer je Lavoisier, a s njime svi kemičari sve tamo do kraja 19. Stoljeća, mislili kako kiseline moraju sadržavati kisik (pa su klorovodiku pripisivali formulu  HO₃, a kloru HO₄). No malo sam se zanio. Vratimo se električnim baterijama.

Ono što sam ovim uvodom htio reći je da oksidacija u užem smislu znači spajanje s kisikom, jer je spajanje s kisikom (za što kemičari danas rabe precizniji termin – oksigenacija) najpoznatija i najuočljivija redoks-reakcija - poznata još od otkrića vatre. Pa što onda ima logičnije nego tu reakciju, oksigenaciju ili oksidaciju u užem smislu, iskorititi za konstrukciju električne baterije.

Stara je to zamisao. U jednoj staroj knjizi, udžbeniku elektrokemije iz kojeg sam prije pola stoljeća učio, nalazim galvanske članke s gorivom u kojima se iskorištava vodeni plin (smjesa ugljikova monoksida i vodika), pa čak i ugljen. Ovaj posljednji je kemijski kuriozitet, no i inženjerska katastrofa:  radi pri 700 ^oC, pretvara u elektricitet najviše 50% energije ugljena, onečišćuje zrak stakleničkim i drugim nezgodnim plinovima, a snaga mu ne prelazi tri vata po kvadratnom metru elektrode. Skeptici bi rekli: od svega toga ništa. Pa ipak, zahvaljujući američkom svemirskom programu razvijeni su gorivni članci na vodik koji već danas pokreću automobile i brodove.

Za vodikovu bismo bateriju mogli reći da je i akumulatorska, jer se voda može elektrolizom pretvoriti u vodik i kisik, gorivo za vodikovu bateriju. No problem je u vodiku što ga je izuzetno teško skladišti. S druge pak strane imamo litijeve, točnije litij-ionske baterije. I što sad? Na čemu temeljiti razvoj električnog automobila?

Kolumbovo jaje: treba napraviti gorivnu akumulatorsku bateriju na litij. Lakše reći nego učiniti. Pa ipak, nedavno je, ožujskom broju časopisa Nature osvanuo članak podužeg naslova: „A lithium-oxygen battery with a long cycle life in an air-like atmosphere“ (Litij-kisikova baterija s dugim životnim vijekom u atmosferi sličnoj zraku). U njoj su američki kemičari opisali bateriju koja iskorištava reakciju oksidacije (oksigenacije) litija u njegov oksid formule Li₂O₂.

Baterija se sastoji, razumije se, od dvije elektrode te elektrolita. Anoda je izrađena od litija, katoda od molidbenova disulfida dok  kao elektrolit služi smjesa 75% dimetil-sulfoksida (DMSO) i 25% ionske tekućine EMIM-BF₄ (1-etil-3-metilimidazolijev tetrafluoroborat). Očito je da ovaj posljednji sastojak, EMIM-BF₄, vodi struju dok DMSO služi kao otapalo. No zaboravili smo još nešto. Zaboravili smo ione kisika koji se stvaraju na katodi, putuju elektrolitom do anode gdje se spajaju s tamo oslobođenim litijevim ionima.

Ideja je jednostavna pa se trebamo zapitati kako se tome netko prije nije dosjetio. I dosjetio se, no prvi su litijevi gorivni članci radili na čisti kisik. Razlog zašto nisu mogli raditi i na zrak je u tome što su ugljikov dioksid, vodena para i dušik  iz zraka reagirali s litijevom anodom. Taj je problem u novoj bateriji riješen tako što je anoda presvućena slojem litijeva karbonata, Li₂CO₃ i ugljika, kroz koji mogu prolaziti samo litijevi ioni. Napredak je očit: bez zaštitnog je sloja litij-zračna baterija izdržala samo 11 ciklusa punjenja i pražnjenja, dok ih je sa zaštitnim slojem mogla izdržati i sedam stotina. Usto je vrlo tanka, tanja od milimetra, pa će je biti lako prilagoditi tehničkim zahtjevima konstruktora elektromobila.  

Nova baterija – da kažem najvažnije – postiže gustoću struje od 500 A/kg pri radnom naponu od 2,5 V, što znači da ima specifičnu energiju 1250 Wh/kg ili 4,5 MJ/kg. „Ova nova konstrukcija budi nadu u stvaranje nove generacije litijevih baterija s mnogo većom specifičnom energijom od današnjih litij-ionskih baterija“ rečenica je s kojom su tvorci novog izvora električne energije završili članak. I pravo kažu: današnje litij-ionske baterije za  automobile imaju specifičnu energiju od 100 do 250 Wh/kg, dakle barem pet puta manju od energije ove nove, litij-zračne.

Nenad Raos, rođen 1951. u Zagrebu, je kemičar, znanstveni savjetnik u trajnome zvanju. Do umirovljenja radio je u zagrebačkom Institutu za medicinska istraživanja i medicinu rada (IMI)  istražujući biološki zanimljive kompleksne spojeve metodama računalane kemije. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti surađujući u mnogim časopisima i revijama (Priroda, ABC tehnike, Čovjek i svemir, Modra lasta, Smib, Fokus). Napisao je preko dvije tisuće znanstveno-popularnih članaka, 13 znanstveno-popularnih knjiga te u koautorstvu dva sveučilišna udžbenika. Sada uz BUG online piše za mrežne stranice  Zg-magazina te za časopis Čovjek i svemir. U časopisu Kemija u industriji je stalni komentator i urednik rubrike „Kemija u nastavi“. Godine 2003. dodijeljena mu je Državna godišnja nagrada za promidžbu i popularizaciju znanosti.