Vai nevēlaties no akmeņiem izgatavotas baterijas? Vai mūs gaida jauna revolūcija uzlādējamo bateriju jomā? Par to visu šodien.
Visā pasaulē jau sen norisinās sacīkstes, lai sasniegtu maksimāli iespējamo tā dēvētās zaļās enerģijas efektivitāti. Atjaunojamie enerģijas avoti, kas neizdala siltumnīcefekta gāzes atmosfērā, ir mūsu civilizācijas nākotne, par ko neviens nešaubās. Tas vairs nav tikai sapnis, bet gan dienas nepieciešamība. Zinātnieki arvien vairāk skan trauksmi, aicinot taupīt elektroenerģiju un censties pēc iespējas efektīvāk izmantot elektroierīces.
Interesanti arī: Pārskats Motorola 40. mala: tas pats "par naudu"
Lielākā daļa ierīču darbojas ar baterijām vai baterijas, no veciem Walkman atskaņotājiem līdz jaunākajiem viedtālruņiem vai elektriskajām automašīnām, kuru pamatā ir litija jonu tehnoloģijas (Li-ion). Tie ir izmantoti jau daudzus gadus lielākajā daļā elektroierīču un tehnoloģisko ierīču, lai gan tie nav īpaši energoefektīvi un izturīgi. Turklāt to iznīcināšana laika gaitā kļūst par reālu mūsu vides ekoloģiskās situācijas problēmu.
Litija jonu akumulatori tiek novietoti gandrīz visur, jo tie ir lēti un tiem ir augsta veiktspēja. Tā kā šo bateriju izmaksas pēdējo desmit gadu laikā ir ievērojami samazinājušās, tās kļūst par visizdevīgāko alternatīvu ilgstošai lietošanai tikai to lielā daudzuma dēļ. Mūsdienās šīs baterijas ir sasniegušas zemas izmaksas un palielinātu enerģijas blīvumu nevis ar tehnoloģiskiem sasniegumiem, bet gan ar vienkāršu un noturīgu ražošanas metožu, instrumentu un efektivitātes inženierijas optimizāciju.
Tomēr, attīstoties jaunām elektroenerģijas ražošanas metodēm un tehnoloģijām, pieaug pieprasījums pēc efektīvām tās uzglabāšanas metodēm. Mazā mērogā ar to problēmu nav – risinājums ir dažāda veida baterijas un akumulatori, kas ir tikpat acīmredzams realitātes elements kā pati elektrība.
Tie tiek izmantoti tālruņu barošanai, dažāda veida apgaismojumam, kādreiz tie bija nepieciešami, lai izmantotu lukturīšus vai mūzikas atskaņotājus, lai gan tagad tie visi ir mūsu viedtālruņos. Bet kā uzkrāt enerģiju, kas nepieciešama visas mājsaimniecības darbināšanai? Izrādās, ka arī šajā gadījumā baterijas var noderēt. Protams, runa nav par veikalos nopērkamajiem populāro "pirkstiņu" tipa akumulatoriem, bet gan par pilnīgi jaunām ierīcēm, kas pašas par sevi ir aizraujoši inženiertehniskie sasniegumi.
Jau ilgu laiku tiek veikti pētījumi, lai izstrādātu jaunas baterijas, kas spēj konkurēt ar litija jonu akumulatoriem veiktspējas, izmaksu un izturības ziņā.
Daudzas no šīm jaunajām tehnoloģijām nav pilnīgi jaunas. Pēc būtības tie darbojas līdzīgi litija jonu akumulatoriem, taču izmanto dažādus materiālus. Šeit ir daži no interesantākajiem tehnoloģiju piemēriem, kas drīzumā varētu radīt apvērsumu enerģijas uzglabāšanas jomā.
Lasi arī: 7 stilīgākie ChatGPT lietojumi
Šāda veida akumulatoros, atšķirībā no citiem, netiek izmantoti šķidri vai gēla elektrolīti, bet gan cietas formas. Šādi elektrolīti parasti ir keramikas, stikla, polimēru vai sulfītu veidā. Cietvielu akumulatori ir efektīvāki, jo tie nodrošina vairāk enerģijas tādiem pašiem izmēriem kā litija jonu akumulatori. Viņiem ir liels potenciāls, jo īpaši elektrisko transportlīdzekļu darbināšanas jomā.
Cietvielu akumulators spēj atrisināt lielāko daļu iepriekš uzskaitīto problēmu ar mūsdienu litija jonu akumulatoriem. Stikla cietvielu akumulatoram var būt trīs reizes lielāks enerģijas blīvums, izmantojot sārmu metālu (litija, nātrija vai kālija) anodu, kas palielina katoda enerģijas blīvumu un nodrošina ilgu kalpošanas laiku. Ciets elektrolīts tiek uzskatīts par neuzliesmojošu vai vismaz izturīgu pret pašaizdegšanos. Cietvielu akumulatoru neuzliesmojošais raksturs samazina arī pārkaršanas risku, ļaujot šūnas iesaiņot ciešāk, tādējādi palielinot dizaina elastību un tilpuma blīvumu.
Lielās cerības uz šīm baterijām ir saistītas ar to, ka tās var kalpot daudz ilgāk. Un tas ir liels pluss mūsdienu pasaulē.
Tomēr cietvielu akumulatoriem pašlaik ir zems tehnoloģiskās sagatavotības līmenis, un fundamentālie pētījumi joprojām turpinās, radot nenoteiktību un bažas saistībā ar augstām ražošanas izmaksām un mērogojamību. Izaicinājums ir arī ieviest cietos elektrolītus procesā, kas ir savietojams ar mūsdienu ražošanas praksi, kam nevajadzētu ietekmēt galaprodukta izturību vai izmaksas, vienlaikus pievienojot arī tādas priekšrocības kā labāks enerģijas un jaudas blīvums, paaugstināta drošība un lielāka caurlaidspēja. ..
Lasi arī: Es pārbaudīju un intervēju Bing tērzēšanas robotu
Litija-sēra (Li-S) baterijas (nejaukt ar "litija sēru" - šīs mūžīgās baterijas ir ukraiņu strīdi) sāka izstrādāt un pētīt kopš pagājušā gadsimta 60. gadiem kā efektīva ierīce enerģijas uzkrāšana, izmantojot atgriezeniskas elektroķīmiskās reakcijas. Neraugoties uz litija jonu akumulatoru (LIB) tehnoloģijas straujo attīstību un komercializāciju, nav panākts nekāds sasniegums, lai atrisinātu kritiskās tehniskās problēmas, ar kurām nākamajos gadu desmitos nāksies saskarties litija jonu akumulatoriem. Tāpēc 2000. gados Li-S akumulatori atguva ievērojamu izstrādātāju interesi, pateicoties to priekšrocībām – zemajām izmaksām un augstajai teorētiskajai īpatnējai enerģijai. Šie rādītāji ir gandrīz 3 reizes augstāki nekā pašreizējo litija jonu akumulatoru raksturlielumi. Zemās izmaksas un augstais sēra (t.i., aktīvā katoda materiāla) saturs padara litija-sēra baterijas pievilcīgākas nekā litija jonu akumulatori, ņemot vērā faktu, ka pēdējās katoda ražošanā izmanto tādus kritiskus materiālus kā kobalts un niķelis.
Un litija-sēra akumulatoros katods, kas ir viens no diviem akumulatora elektrodiem, tiks izgatavots no sēra. Šis elements ir līdzsvarotāks nekā tradicionālais niķelis un kobalts. Šādas baterijas ir efektīvākas nekā litija jonu akumulatori. Tas acīmredzami var novest pie lielāka to automašīnu diapazona, kurās tās tiks izmantotas. Var teikt, ka šo akumulatoru lielā priekšrocība ir tā, ka sērs ir lēta un plaši izplatīta izejviela. Tajā pašā laikā šādu akumulatoru ražošanas process ir ļoti līdzīgs litija jonu akumulatoru ražošanā izmantotajam, kas nozīmē, ka to ražošanai var izmantot vienas un tās pašas ierīces un ražošanas jaudas.
Vēl viena šāda veida akumulatoru priekšrocība ir mazāks enerģijas daudzums, kas nepieciešams to ražošanai, gandrīz par 25%. Visas šīs īpašības var padarīt litija sēra akumulatoru ražošanu ļoti rentablu.
Attīstība jau rit pilnā sparā. Uzņēmums Lyten ir guvis īpaši nozīmīgus panākumus šajā jomā. Tam jau ir visa LytCell EV akumulatora platforma. Uzņēmums saka, ka tā akumulators ir lētāks un drošāks nekā mūsdienu litija jonu akumulatori, un to varētu izmantot masveidā ražotos elektriskajos transportlīdzekļos, kas ražoti ASV līdz šīs desmitgades vidum.
Interesanti arī: Google Bard AI: viss, kas jums jāzina
Šāda veida baterijas darbojas, pamatojoties uz dzelzs oksidēšanas procesu, izmantojot gaisu. Uzlādes procesā oksidētās vielas tiek pārvērstas atpakaļ par dzelzi procesā, kas pazīstams kā reversā oksidēšana. Paredzams, ka dzelzs-gaisa akumulatori tuvākajā nākotnē kļūs plaši izplatīti, galvenokārt tāpēc, ka tie ļauj uzglabāt enerģiju gandrīz 25 reizes ilgāk nekā litija jonu akumulatori.
Tā kā ir ļoti lielas gan dzelzs, gan gaisa rezerves, šādas baterijas noteikti maksātu daudz lētāk. Pēc aplēsēm to cena var būt aptuveni 10 reizes zemāka nekā esošajām baterijām! Diemžēl šādiem akumulatoriem ir viens būtisks trūkums – lēnā dzelzs oksidēšanās ātruma dēļ to uzlāde var aizņemt ilgu laiku.
Jaunuzņēmums Form Energy, kas radās uz slavenā Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta (MIT) bāzes, veiksmīgi izstrādā dzelzs-gaisa baterijas. Form Energy akumulatori, pēc izstrādātāju domām, ir desmit reizes lētāki par litiju, un tajos tiek izmantota dzelzs, kuras pasaulē ir daudz. Tajā pašā laikā dzelzs-gaisa baterijas var kalpot ilgāk nekā litija baterijas, kā arī ir drošākas, jo tās nav uzliesmojošas.
Vienīgais šobrīd redzamais trūkums ir tas, ka šie akumulatori tiek uzlādēti lēni, tāpēc tie ir mazāk dzīvotspējīgi nekā litija akumulatori, piemēram, klēpjdatoru vai viedtālruņu gadījumā. No otras puses, tie ir lielisks risinājums enerģijas uzkrāšanai valsts elektrotīkla līmenī, jo spēj nodrošināt 100 stundu enerģijas uzglabāšanu, kas ir daudz ilgāk par litija akumulatoriem, kas spēj darboties līdz pat sešām stundām. Tādā veidā tie var veicināt liela mēroga saules parku un vēja parku integrāciju.
Interesanti arī: Bluesky fenomens: kāda veida pakalpojums tas ir un cik ilgi?
Vēl viens interesants jauna tipa akumulatoru piemērs ir tie, kas uzglabā siltumu, nevis elektrību. Piemēram, Izraēlas uzņēmums Brenmiller Energy strādā pie alternatīvu materiālu, piemēram, akmeņu, izmantošanas siltumenerģijas uzglabāšanai. Kopš 2012. gada uzņēmums Brenmiller Energy izmanto šķembas vispirms ražošanai un pēc tam siltumenerģijas uzglabāšanai. Šādas tehnoloģijas savukārt var izmantot dažādiem mērķiem, piemēram, rūpniecībā.
Interesanti, ka ideja par šķembu izmantošanu enerģijas uzkrāšanai nav pilnīgi jauna. NASA, kuras nopelns ir daudz jaunu tehnoloģiju, ir testējusi siltumenerģijas uzglabāšanas tehnoloģijas kopš pagājušā gadsimta septiņdesmitajiem gadiem. Atšķirībā no parastajiem, Izraēlas uzņēmuma ražotās baterijas izmanto enerģiju, lai ražotu tvaiku, karstu ūdeni vai karstu gaisu. Brenmiller Energy saka, ka tās rūpnīca ar nosaukumu Tempo spēs uzglabāt līdz 35 MWh enerģijas, saražojot līdz 14 tonnām tvaika stundā.
Tas ir ļoti svarīgi Izraēlas ekonomikai, kur līdz 45 procentiem no visām ar enerģiju saistītajām emisijām rodas rūpnieciskās apkures sektors. Šis projekts paredz nomainīt tvaika katlus, kas darbojas ar tradicionālo fosilo kurināmo.
Jauna realitāte prasa jaunus risinājumus. Jaunu veidu akumulatoru parādīšanās veicinās tehnoloģiju attīstību enerģijas taupīšanas jomā. Iespējams, pēc dažiem gadiem klēpjdators vai viedtālrunis vairs nebūs jālādē katru dienu, jo tas ar vienu uzlādi darbosies mēnesi vai varbūt pat gadu. Un tajā pašā laikā jaunā tipa akumulators ne tikai ietaupīs enerģiju, bet arī veicinās vides saglabāšanu.
Interesanti arī:
Atstāj atbildi