Ursprunglig fråga:
Är det möjligt att driva ett batteri med koldioxid?
/Beatrice S, Vittra vid gerdsken, Alingsås

Svar:
Hej Beatrice! Vilken bra idé - om det fungerade! Låt oss ställa frågan mer generellt: kan vi använda koldioxid som energikälla?

Förutsättningen för att man skall kunna använda ett ämne som energikälla är att vi på något sätt kan kan omvandla ämnet till ett annat ämne under utveckling av energi. Ämnet måste alltså ha en energipotential (möjlighet att genom någon kemisk reaktion utveckla energi). Processen kan vara i ett batteri/bränslecell (göra ström direkt) eller förbränning (skapa värme som kan användas).

Nu är tyvärr koldioxid så långt ner man kan komma på energitrappan - det finns inget ämne som har mindre energi. Om vi förbränner kol är reaktionen

C + O₂ -> CO₂

Atomvikterna är: C - 12; O - 16. Molekylvikterna i reaktionen ovan blir då

12 + 32 -> 44.

Så 12kg kol plus 32kg syre (normalt från luften) ger alltså 44kg CO₂.

Enligt Energy_content_of_biofuel är energiutvecklingen vid kolförbränning c:a 30MJ/kg, vilket är ett typiskt värde för fossila bränslen. Om vi räknar på ovanstående reaktion får vi att en mol kol ger

12*30 MJ/1000 = 0.360 MJ

En mol är 6.022*10²³ atomer, så energiutvecklingen per reaktion blir

0.360*10⁶/(6.022*10²³) J = 5.98*10^-19 J

1 eV är 1.60*10^-19 J, så energiutvecklingen per reaktion i eV blir

5.98*10^-19/(1.60*10^-19) eV = 3.7 eV

Några eV är typiska energier när det gäller kemiska reaktioner eftersom bindningsenergin för valenselektroner är några eV.

Vätgas har mycket högre energipotential (c:a 130MJ/kg), men vätgas måste tillverkas så man vinner ingen energi. Och, som sagt, koldioxid har ingen energipotential alls.

Se vidare Energy_density som bland annat ger en plot av energy density (energipotential/kg) för olika ämnen, figuren nedan (länk 1 för figuren i större skala).

Nyckelord: energikällor [26]; fossila bränslen [13];

1 http://fragelada.fysik.org/bilder/energy_density.jpg