Різне

Довговічний стійкий акумулятор міг би бути навколо кута

Довговічний стійкий акумулятор міг би бути навколо кута


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Уявіть собі світ, де вам ніколи не потрібно турбуватися про те, щоб знайти десь, щоб зарядити акумулятор телефону? Утопічна мрія про довговічну та стійку батарею могла бути не за горами.

Але чи реально це? Поки ми ще не там, дослідники з усього світу провели безліч робіт, щоб зробити це чіткою можливістю.

ДИВІТЬСЯ ТАКОЖ: КРЕСЛИ TESLA ДЛЯ ІННОВАЦІЙ АККУМУЛЯТОРНОГО ПРИБИРАННЯ

Дослідники та інші вчені давно зрозуміли, що якщо ми серйозно ставимось до переходу до більш стійкого майбутнього, нам дійсно потрібно вирішити проблему з обмеженою ємністю накопичення енергії, як батареї. Це призвело до глобальних дискусій з цього питання.

Навіть стався вибух спритних стартапів, які присвятили себе цій роботі. Їх рішення варіюються від поступового вдосконалення старовинного дизайну батареї до більш нестандартних рішень.

На сьогоднішній день вони складаються від мікроконденсаторів, мініатюрних твердооксидних паливних елементів, графенового полімеру, алюмінієво-графітової та золотистої нанопровідних технологій і навіть натрію. Є акумулятори, які можна заряджати водою, шкірою, звуковими хвилями, сечею та рослинами, а також сіллю та піною.

Проте, незважаючи на цей вибух ідей, ще ніхто не зміг бути комерційно життєздатним. Принаймні, поки що.

Однією з перешкод може бути відсутність коштів, яку вдалося отримати цій галузі досліджень. Lux Research, компанія з досліджень технологій, підрахувала, що компанія4 мільярди доларів витрачені лише на енергетичні дослідження 1% була занурена в енергетичні дослідження протягом останнього 10 років.

За даними Американської ради з енергетичних інновацій, зокрема, США витрачають більше на сорти картопляних чіпсів та коржів, ніж на стійкі R і D.

Чому нам потрібно відійти від іонів літію

Але що не так з літій-іонними акумуляторами, ми чуємо, як ти плачеш. Ця технологія є широко доступною та відносно доступною для більшості.

Але це заперечує справжню вартість цих мінімальних запасів енергії. Їх виробництво далеко не стійке.

Їх складові частини часто отримуються неетично, з величезних шахт, і, як правило, дуже шкодять навколишньому середовищу, коли вони досягають кінця життя.

Насправді літієві акумулятори не є нещодавньою інновацією, незважаючи на те, що ви думаєте. Технологія може простежити своє походження приблизно до 1912 року завдяки роботі американського фізичного хіміка Гілберта Ньютона.

Але лише в 1970-х роках на ринку з’являться беззарядні Li-on акумулятори.

Хоча сьогодні вони мають найрізноманітніші розміри та форми, їх основна анатомія практично ідентична. Наприклад, літієві полімерні батареї насправді відрізняються від інших літієвих братів та сестер лише використанням сухого твердого полімерного електроліту.

Раніше заряджаються Li-on акумулятори використовували електроди на основі літію, але це було виявлено менш ніж ідеальним у 1980-х. Вони можуть справді стати дуже гарячими і навіть можуть становити потенційну небезпеку пожежі.

Сучасні батареї, навпаки, замінюють метал літію і замість цього використовують катод літію для катода, а графіт - для анода. Електроліт акумулятора також виготовлений з солі літію.

Попит на літій-іонні акумулятори призвів до величезної спраги літію у всьому світі. Настільки, що ціна на нього вдвічі збільшилася між 2016 і 2018 роками.

Одним з найбільших джерел літію є так званий трикутник літію, який охоплює Аргентину, Болівію та Чилі. Для його видобутку шахтарі свердлять отвори в солончаках і викачують на поверхню солоний, багатий мінералами розсіл.

Потім його залишають просто випаровуватися на сонці, а багаті літієм солі бракують. Але в цьому процесі використовується багато води.

Насправді, настільки, що місцеві фермери справді страждають через брак гідної кількості води для своїх посівів. Мало того, але процес вилучення літію може призвести до того, що токсичні хімічні речовини, що використовуються в процесі, потраплять у місцевий кругообіг води.

Утилізація їх також є проблематичною для навколишнього середовища. Хоча пошук методів їх ефективної переробки або пошук інших методів вилучення літію з морської води може допомогти вирішити потенційне вузьке місце у постачанні, це насправді лише гіпс на зламаній руці.

Нам дійсно потрібно знайти альтернативу цій поважній і всюдисущій батареї.

Які можливі альтернативи Li-on?

На сьогоднішній день існує кілька цікавих областей досліджень, які можуть забезпечити потенціал для завантаження Li-On свого трону. Зростання електроніки за останнє століття показує, що потреба в довговічній та стійкій батареї стає все більш актуальною.

Інші галузі також стимулюють якнайшвидше це розібратися. Зокрема, електромобілі нададуть ще більший тиск на зменшення природних ресурсів та складуть і без того сумнівну практику, що застосовується сьогодні у виробництві літій-іонних акумуляторів.

Маючи це на увазі, наступні 4 напрямки досліджень можуть прокласти шлях до більш довготривалої та стійкої батареї майбутнього. Існує набагато більше проектів, але це одні з найбільш перспективних.

1. Алюмінієві батареї були б кращими для навколишнього середовища

Один з потенціалів дослідників з Університету Вікторії в Веллінгтоні - розгляд нового типу електроліту. Вони у співпраці з Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Clermont-Ferrand у Франції можуть стати ключем до практичних алюмінієвих батарей.

За словами керівника досліджень, професора Томаса Нанна, "цей електроліт зробить алюмінієві батареї дешевшими і простішими у виробництві. Він доступніший за іонні рідини, що використовуються в даний час в алюмінієвих батареях, а також є більш стійким, оскільки наш електроліт може бути виготовлений із рослини ".

Це може мати ноги. Якщо досяжні акумулятори на основі алюмінію стануть чудовою альтернативою. Вони будуть нетоксичними, практично не ризикують вибухнути, легко піддаються вторинній переробці, а алюміній - один із найпоширеніших металів Землі!

2. Додавання молібдену та сірки до суміші може бути відповіддю

Незважаючи на те, що технічно взагалі не замінюють літій, дослідницька група з Техаського університету працює над тим, щоб зробити використання літію в батареях більш ефективним та безпечним для навколишнього середовища.

На думку команди, літій-сірчані акумулятори будуть дешевшими у виробництві, будуть дуже легкими і зберігають енергію вдвічі більше, ніж традиційні літій-іонні. Але сірка є поганим електричним провідником, електроди сірки також мають тенденцію руйнуватися під час зарядки - менше, ніж ідеально.

Але їм вдалося знайти обхідний шлях. Додаючи молібден до сірки, електроди раптово стають провідними і, що ще важливіше, стабільними.

"Це те, що всі шукали протягом тривалого часу", - сказав член досліджень доктор Кьонджае Чо. "Це прорив. Ми намагаємось придушити побічні реакції. Це технологія захисту.

"Ми робимо це на наступному кроці, і ми повністю стабілізуємо матеріал і переведемо його на фактичну, практичну, комерційну технологію".

3. Може, нам слід повністю винайти колесо?

Інша альтернатива дослідників з ETH Zurich та Empa у Швейцарії полягає у повній зміні матеріалів, що використовуються в електроліті та електродах.

Нітрид титану може стати гарною заміною нинішніх електролітів на основі літію. Це керамічний матеріал, який виявляє високу електропровідність.

Максим Коваленко з ETH в Цюріху сказав: "Ця сполука складається з дуже багатих елементів титану та азоту, і її легко виготовити".

Він також може легко утворитися в тонкі плівки.

Графіт також легко використовується як катод у стійких акумуляторних рішеннях, таких як алюмінієві батареї. Команда виявила, що вони можуть замінити графіт ланцюгоподібним вуглеводнем, який називається поліпірен.

Хоча це може здатися дивним вибором, він має деякі цікаві переваги перед графітом. Одним з найважливіших є здатність впливати на його властивості.

Поєднання нітриду титану та поліпіролу могло б відкрити двері для чогось, що називається «мішечками» - це батареї, укладені в гнучку плівку.

4. Сульфідні електроди можуть продовжити термін служби літієвих батарей

Дослідники з Університету Центральної Флориди працюють над стійким акумулятором на основі сульфідів. В нещодавньому звіті, опублікованому в журналі Advanced Energy Materials, вони описують, як вони сконструювали новий тип електродів.

Вони стверджують, що цей електрод має чудову провідність, стабільний при високих температурах і повинен бути порівняно дешевим у виготовленні. Не просто це, але його використання може привести до того, що існуючі літієві акумулятори прослужать набагато довше.

За їхніми підрахунками, це може означати, що літієві батареї можуть зберегти свою високу продуктивність протягом тисячі циклів перезарядки без погіршення стану.

Їх рішення - заміна катода на тонкоплівковий сплав сульфіду нікелю та сульфіду заліза. Ця комбінація приносить катоду багато цікавих переваг у порівнянні зі звичайними 300 і 500 разів.

Секрет полягає в їх поєднанні сульфідів нікелю та заліза в тонку плівку. Пізніше цей фільм травиться, щоб зробити його пористим на нанорозмірному рівні.

Ці нанопори, або дірчасті структури, значно розширюють поверхню, доступну для хімічної реакції.

"Це справді трансформаційна тонкоплівкова технологія", - сказав Ян.


Перегляньте відео: Как правильно выбрать АКБ для авто (Липень 2022).


Коментарі:

  1. Roni

    Браво, блискуча ідея

  2. Zushicage

    Ти потрапив у позначку. Мені це здається гарною думкою. Я погоджуюсь з тобою.

  3. Golmaran

    What necessary words ... Great, a remarkable idea

  4. Blamor

    Тепер я не можу взяти участь у дискусії - вільного часу немає. Я буду вільний - я обов'язково висловлю свою думку.

  5. Philo

    Ви не праві. Я пропоную це обговорити. Напишіть мені в PM, ми поговоримо.



Напишіть повідомлення