أفضل 10 تقنيات للبطاريات لشحن الطاقة المستقبلية وتخزينها

جميع أصبحت الأجهزة الرقمية ، مثل المشغلات والهواتف الذكية وأجهزة التسجيل الصوتي وغيرها من الأدوات القابلة للارتداء ، وكذلك السيارات الكهربائية ، أكثر تطوراً في قدراتها. يتم فرض القيود بشكل رئيسي من خلال كمية محدودة من الطاقة المخزنة في البطاريات.

الهاتف الذكي ، على سبيل المثال ، يعمل بعد إعادة الشحن التالية لمدة أقصاها يومين. الآن إذا بطاريات تحسين ، وجعلها أكثر رحابة ، ثم العمل على تهمة واحدة يمكن تمديدها عدة مرات.

ومع ذلك ، فإن الهواتف الذكية ، للأسف ، تتطور بشكل أسرع في السنوات العشر الماضية من تحسين تكنولوجيا البطاريات. ولكن هناك أمل في التحسن ، لأن العلم لا يزال قائما ، وفي السنوات الأخيرة ، بدأ العلماء في تقديم حلول جديدة مثيرة للاهتمام للغاية. يمكن أن يطلق عليه تكنولوجيا البطارية في المستقبل. دعنا ننتبه لبعضهم.

1. شحن السيارة الكهربائية في 5 دقائق والهاتف في 30 ثانية

في عام 2022 ، تخطط شركة StoreDot الإسرائيلية للبدء في إنتاج بطاريات للسيارات الكهربائية والأدوات القائمة على التكنولوجيا الثورية لبطاريات الليثيوم. ستسمح التكنولوجيا للسيارات الكهربائية باستعادة مسافة 500 كيلومتر في 5 دقائق فقط!

انهم يريدون استبدال الجرافيت ، وعادة ما تستخدم في بطاريات الليثيوم ، مع مزيج خاص من المعادن ، بما في ذلك السيليكون وبعض المواد الحاصلة على براءة اختراع ، والتي تم تصنيعها مؤخرا فقط في مختبر الشركة. عملية تشكيل الخليط أقل سمية ، وسيتم خفض كمية الكوبالت في البطاريات إلى النصف. بالمناسبة ، ستكون البطاريات أكثر أمانًا أيضًا.

حتى اسم الشركة StoreDot يحتوي على تلميح من جزيئات صغيرة من الببتيد الحيوي ، والمعروفة باسم nanodots ، مما يزيد من كثافة تخزين الشحن ويوفر بطاريات تعتمد على تقنية جديدة مع امتصاص سريع وتخزين الطاقة.

وفي الوقت نفسه ، لم يتغلب العلماء بعد على بعض الصعوبات التقنية المرتبطة بالحاجة إلى تمرير تيار كبير للغاية أثناء الشحن. لهذا الغرض ، هناك حاجة إلى نظام تبريد أكثر تقدماً للكابلات والموصلات في نظام السيارة ومباشرة في محطة الشحن.

الفيزيائي فيكتور Krivchenko على أنواع واعدة من البطاريات ، والمشاكل الأساسية في إنتاج مصادر الليثيوم والكبريت الحالية ومزايا بطاريات ما بعد الليثيوم:

2. كيفية إعادة شحن هاتفك من الضوضاء المحيطة

طور علماء بريطانيون هاتفًا يمكن أن يتلقى رسومًا ببساطة من الضجيج الموجود باستمرار. وتستند التكنولوجيا على تأثير كهرضغطية. مولدات الطاقة الكهروإجهادية نفسها ، بمعنى ما ، أحدثت الكثير من الضجيج لفترة طويلة.

والآن تم إنشاء مولدات متخصصة من هذا النوع ، تعمل على ضوضاء الخلفية وتوليد تيار كهربائي منه لشحن البطاريات الصغيرة. في الواقع ، يتم شحن الهاتف من الضوضاء ، والتي كانت في كل الأوقات تتأثر ببساطة بأعصاب الناس ، والآن يمكنها أن تحقق فوائد ملموسة.

ابتكر الباحثون خليطًا خاصًا تمت فيه إضافة أكسيد الزنك ، وقاموا ببساطة بطلاء سطح الأداة باستخدام هذا الخليط. وهكذا ، فإن السطح المغطى بالكامل بالأنابيب النانوية الكهرضغطية تحول إلى سطح الطاقة المولدة للطاقة. هذه nanorods حساسة للغاية للموجات الصوتية وينحني من ضغط الصوت حتى ضعيفة للغاية.

يحول المولِّد النانوي هذه التذبذبات إلى تيار كهربائي ، تكفي طاقته لشحن البطارية.بالإضافة إلى تحويل الموجات الصوتية من الضوضاء ، تعمل المولدات النانوية أيضًا من صوت يصدر أثناء محادثة ، بحيث فقط من خلال التحدث على الهاتف ، يستعيد المستخدم بالفعل جزئيًا شحن بطاريته.

3. زيادة سعة البطارية مع السيليكون النقي المستخرج من الرمال

في جامعة ريفرسايد ، قررت مجموعة من الباحثين ، بحثًا عن مقاربة بديلة لبطاريات الليثيوم أيون ، استبدال الجرافيت التقليدي بالرمال العادية. في البداية ، لاحظ العلماء مشكلة التدهور السريع للسيليكون النانوي ، والذي يصعب أيضًا الحصول عليه بكميات صناعية. بعد ذلك ، قرر العلماء محاولة استخدام الرمال المتاحة المعتادة.

الرمال سهلة التنظيف ، وسهلة التطبيق في شكل مسحوق. تم ترطيب الرمال المنقى بالملح والمغنيسيوم ، ثم تسخينها لإزالة الأكسجين. لذلك حصلنا على السيليكون النقي ذي البنية المسامية ، مما سمح لنا بزيادة قدرة العنصر ثلاثة أضعاف ، وكذلك زيادة كفاءة استخدامه وزيادة عمر الخدمة! الإنتاج غير مكلفة وصديقة للبيئة.

بطاريات القطن والحبوب والقنبلة:بطاريات الكربون تحل محل الليثيوم

4. شحن هاتفك الذكي أثناء التنقل

يقول الباحثون بجامعة سوري في مانور بارك (إنجلترا) إنه حتى الملابس الأكثر شيوعًا يمكن استخدامها كمولد للطاقة الكهربائية ، بعد تعديلها قليلاً. يقترحون استخدام المولدات النانوية الكهربية القادرة على تحويل طاقة الحركة السطحية للملابس إلى شحنة كهربائية. يمكن تجميع الكهرباء المولدة بهذه الطريقة ، ثم نقلها إلى بطارية ليثيوم عادية ، أو تشغيلها مباشرة بواسطة جهاز محمول (مشغل ، هاتف ، إلخ).

في الأساس ، لا توجد قيود عملية على تقنية المولدات النانوية الكهربية ، بل يمكن تنفيذها حتى في جدران المنازل وألواح الرصف وفي جذوع الأشجار وفروعها وفي إطارات السيارات وما إلى ذلك - أينما كان هناك اهتزاز أو احتكاك. مثل هذا النظام سوف يسمح باستخدام الطاقة من حركة أي شيء - لشحن بطاريات أضواء الليل ، والأدوات ، و segways وما شابه ذلك. المزيد عن هذا:المولدات النانوية لشحن الأجهزة المحمولة

5. نقل الطاقة إلى البطارية في شكل الموجات فوق الصوتية

ليست فكرة نقل الطاقة الكهربائية "عبر الهواء" جديدة. ولكن لماذا لا تحاول استخدام الموجات فوق الصوتية لهذا الغرض؟ يقترح عالم الفلك ميرديث بيري دمج أجهزة الإرسال بالموجات فوق الصوتية في العناصر الداخلية. الموجات فوق الصوتية لنطاق معين غير مسموعة للأشخاص والحيوانات ، لذلك يمكن إرسال الموجات الصوتية مباشرة بأمان إلى الأداة ، وبالتالي توفير الشحن اللاسلكي.

تعمل اللوحة بسماكة 5.5 ملم كجهاز إرسال في مثل هذا النظام ، والذي يتم تشغيله تلقائيًا فقط عندما تكون الأداة القابلة لإعادة الشحن في منطقة عملها. يتم توجيه موجة الطاقة بالموجات فوق الصوتية في شكل حزمة مركزة ويتم استقبالها بواسطة جهاز استقبال مسطح مركب على جهاز قابل للشحن. على عكس شبكة Wi-Fi ، لا يستطيع نظام uBeam الموجود على الموجات فوق الصوتية التغلب على الجدران ، ولكن يتم إرسال الطاقة بشكل كبير للغاية.

بطاريات الحياة التي لا نهاية لها

مشكلة البطاريات من أي نوع هي عدد محدود من دورات الحياة ، أي أنه يمكن شحنها وتفريغها وليس عدد لا حصر له من المرات. سيكون من الرائع إنشاء بطارية لا يمكن استبدالها ببطارية جديدة ، ولكن يمكنك إعادة الشحن عند الضرورة ، وقم بذلك عدة مرات حسب رغبتك. في جامعة كاليفورنيا ، ابتكر إيروين بطارية مثالية تقريبًا!

طور الباحثون بطارية تعتمد على أسلاك ذهبية يمكنها تحمل ما يصل إلى 200000 دورة تفريغ شحن دون تقليل السعة.تتيح الأسلاك التي تصل إلى آلاف المرات من الشعر إمكانية إنشاء مساحات شاسعة من السطح مع التوصيل العالي بدرجة كافية. يتم طلاء الأسلاك النانوية بقشرة خاصة مصنوعة من إلكتروليت الهيليوم وثاني أكسيد المنغنيز ، مما يجعل من الممكن الحصول على مقاومة نهائية للتدهور. يعتبر هذا القرار من أكثر القرارات الواعدة اليوم.

7. يفتح الجرافين آفاق جديدة

ابتكر Grabat بطاريات تستند إلى شكل خاص من الكربون - الجرافين. واليوم ، تعد بطاريات الجرافين هي الأفضل في السوق. فهي تسمح ، على سبيل المثال ، بقيادة سيارة كهربائية على بعد 750 كيلومترًا بشحن واحد.

في الأساس ، يمكن لهذه البطاريات أن تشحن في بضع دقائق وتعطي شحنة أكثر 30 مرة من سابقاتها من ليثيوم أيون. بالفعل ، يتم تثبيت هذه البطاريات في المركبات الجوية بدون طيار ، بالإضافة إلى أنها تكتسب شعبية في السيارات الكهربائية ومحركات لمحطات الطاقة المنزلية.

8. البطاريات الرغوية تعد بأن تكون رخيصة

يعتمد مهندسو شركة Prieto على بطاريات الحالة الصلبة التي يتم إنشاؤها عن طريق الطباعة وعلى أساس رغوة النحاس مع فاصل بلمر كهربائي. وبالتالي ، تخطط الشركة لإنشاء أكثر البطاريات أمانًا وأرخص وشحن سريع وطويل الأمد ، بحيث تكون كثافة الشحن أعلى بخمس مرات من بطاريات الليثيوم الحديثة.

9. الصوديوم - منافس للليثيوم

الصوديوم هو أحد العناصر الكيميائية التي يمكن الوصول إليها على كوكب الأرض. من مجموعة الصوديوم تخطط مجموعة من العلماء من اليابان لإنتاج نوع جديد من البطاريات. ليست هناك حاجة إلى ليثيوم نادرة هنا ، وقدرتنا على أن تكون أعلى بمقدار 7 أضعاف من ذلك!

منذ الثمانينيات من القرن التاسع عشر ، تم دراسة الصوديوم بفعالية كأساس لمصادر الطاقة ، والآن باستخدام الملح والتقنيات الحديثة ، أصبح من الممكن تقنيًا جعل بطارية أيونات الصوديوم رخيصة بدرجة كافية. ومع ذلك ، من المتوقع أن تمر عدة سنوات أخرى قبل بدء التنفيذ العملي على نطاق واسع.

10. الهيدروجين لشحن الأدوات

في الآونة الأخيرة ، ظهرت شواحن ذكية غير عادية تمامًا للمعدات المحمولة التي تعمل بوقود الهيدروجين للبيع. هذا المنتج يسمى Upp. الهيدروجين آمن للبيئة ، ويتم توليد بخار الماء فقط أثناء الشحن. خلية هيدروجين واحدة تكفي لخمسة شحنات من هاتف ذكي متوسط. في الوقت الحالي ، لا يوجد طلب على الجهاز بشكل خاص بسبب التكلفة العالية ، لكن الفكرة تبدو كثيرة ومثيرة للاهتمام للغاية.

الألواح الشمسية الكفاءة

5 ألواح شمسية غير عادية للمستقبل

5 تصاميم غير عادية من مولدات الرياح

باستخدام طاقة الجاذبية - كيف يكون ذلك ممكنا