Οι μπαταρίες άνθρακα αντικαθιστούν το λίθιο

Από το 2014, η αμερικανική ιαπωνική εταιρεία Power Japan Plus, που ασχολείται με την αναζήτηση και ανάπτυξη υλικών για μπαταρίες υψηλής απόδοσης, ξεκίνησε την παραγωγή ενός νέου τύπου μπαταρίας. Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Kyushu συμμετείχαν ενεργά στην ανάπτυξη. Αυτές οι μπαταρίες έχουν βασικά έναν οργανικό ηλεκτρολύτη, ο οποίος όμως λειτουργεί με κάθοδο και άνοδο κατασκευασμένο από σύνθετο υλικό με άνθρακα και ο άνθρακας για τις μπαταρίες είναι κατασκευασμένος από βαμβάκι, κόκκους καφέ ή μπαμπού.

Οι νέες μπαταρίες ονομάζονται Ryden (Ryden διπλή μπαταρία άνθρακα). Σε αντίθεση με τα δημοφιλή σήμερα μπαταρίες ιόντων λιθίου, διπλής χρήσης άνθρακα είναι τα πιο αποτελεσματικά και εντελώς φιλικά προς το περιβάλλον. Σπάνια και βαρέα μέταλλα δεν χρησιμοποιούνται εδώ, έτσι οι μπαταρίες δεν είναι ακριβές και είναι πλήρως ανακυκλώσιμες. Σήμερα είναι ο καλύτερος τρόπος αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας.

Αν κοιτάξετε τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, που δημιουργήθηκαν αρχικά το 1991 από τη Sony Energitech, φυσικά, έχουν σημαντικά πλεονεκτήματα:

• γρήγορη επαναφόρτιση και αργή απόρριψη.

• έχουν χαμηλή αυτοεκφόρτιση στην περιοχή του 10%.

• ικανή να τροφοδοτεί ένα ευρύ φάσμα συσκευών, από τα κινητά τηλέφωνα έως τα εξελιγμένα διαστημικά σκάφη.

Ωστόσο, το λίθιο, παρά το μικρό του βάρος και την καλή ειδική ενεργειακή πυκνότητα, έχει επίσης μειονεκτήματα: αποτύπωμα άνθρακα, τοξικότητα, υψηλό κόστος και σπάνια στοιχεία. Αυτές οι ελλείψεις του λιθίου ώθησαν τους ερευνητές από την Ιαπωνία να αναζητήσουν λιγότερο τοξικές εναλλακτικές ουσίες, με μικρότερο κίνδυνο για το περιβάλλον, με δυνατότητα εύκολης διάθεσης.

Η συγκεκριμένη χωρητικότητα των μπαταριών διπλού άνθρακα είναι συγκρίσιμη με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, αλλά όσον αφορά την ασφάλεια, οι νέες μπαταρίες είναι σημαντικά ανώτερες από τις μπαταρίες λιθίου. Επιπλέον, οι νέες μπαταρίες διατηρούν την εργασιακή τους ζωή πολύ περισσότερο και επαναφορτίζουν πιο γρήγορα, γεγονός που τους καθιστά σήμερα μια εξαιρετική εναλλακτική λύση.

Το καλοκαίρι του 2014, η ομάδα Taisan εξέτασε νέες μπαταρίες σε ηλεκτρικό αγωνιστικό αυτοκίνητο και τα αποτελέσματα υπερέβησαν όλες τις προσδοκίες. Η ελαφριά μπαταρία Ryden δεν υπέστη υπερθέρμανση κατά τη διάρκεια του αγώνα και ο οδηγός γενικά δεν χρειαζόταν να σταματήσει ή να επιβραδύνει όταν η μπαταρία φτάσει σε επικίνδυνη θερμοκρασία. Δηλαδή, η μπαταρία που βασίζεται στο ογκώδες ψυκτικό σύστημα "διπλού άνθρακα" δεν απαιτείται κατ 'αρχήν.

Ο κατασκευαστής, φυσικά, δεν αποκαλύπτει όλες τις λεπτές αποχρώσεις που αφορούν τη συσκευή μπαταρίας, ωστόσο, ισχυρίζεται μια μοναδική χημική διαδικασία που προχωρά μεταξύ της ανόδου και της καθόδου από τον ίδιο τον ίδιο τον άνθρακα. Την ίδια στιγμή, η μπαταρία είναι απόλυτα σταθερή από χημική άποψη και δεν είναι επικίνδυνη, όπως το ιόν λιθίου, ούτε για το περιβάλλον ούτε για τον άνθρωπο.

Οι δοκιμές εν τω μεταξύ έδειξαν ταχύτητα φόρτισης 20 φορές την ταχύτητα φόρτισης των μπαταριών ιόντων λιθίου παρόμοιας χωρητικότητας! Η ονομαστική τάση ενός στοιχείου είναι 4 βολτ. Η διάρκεια ζωής είναι 50% υψηλότερη από τα καλύτερα ανάλογα λιθίου - 3000 σε σχέση με τους προηγούμενους μέγιστους επιτρεπτούς κύκλους φόρτισης 2000.

Η παραγωγή συσσωρευτών διπλού άνθρακα δεν συνδέεται με τη μεταβολή των υφιστάμενων γραμμών για τις μπαταρίες ιόντων λιθίου και εξαιτίας της έλλειψης σπάνιων μετάλλων στον κατάλογο των εξαρτημάτων αποκλείεται η εξάρτηση από τις τιμές της αγοράς για τις πρώτες ύλες. Τα έξοδα διάθεσης έχουν επίσης σταματήσει να αποτελούν πρόβλημα και η ίδια η παραγωγή είναι σχεδόν εντελώς άχρηστη.

Ένα τέτοιο τεράστιο τεχνολογικό άλμα ήταν το αποτέλεσμα ενός συμβιβασμού στον οποίο έφτασαν οι κατασκευαστές και οι κατασκευαστές, πέτυχαν την επιθυμητή ισορροπία ", δήλωσε ο Kaname Takeya, τεχνικός διευθυντής της Power Japan Plus σε δελτίο τύπου.

Η πλήρης παραγωγή μπαταριών Ryden 18650 ξεκίνησε στο Νομό Οκινάουα. Και τώρα είναι διαθέσιμες ασφαλείς και αποτελεσματικές μπαταρίες για διάφορες εφαρμογές, από τον ιατρικό εξοπλισμό έως τα ηλεκτρικά οχήματα, για τα οποία η Power Japan Plus μπορεί να προμηθεύσει εξαρτήματα για τη δημιουργία μπαταριών μεγάλης χωρητικότητας ώστε οι κατασκευαστές ηλεκτρικών οχημάτων να αποκτήσουν την απαιτούμενη χωρητικότητα για αυτοσυναρμολόγηση.

Από το 2014, οι χημικοί από το Πανεπιστήμιο του Όρεγκον αναζητούν φιλική προς το περιβάλλον αντικατάσταση του λιθίου. Σε αναζήτηση αποτελεσματικού βιο-υλικού, ανακάλυψαν ένα χημικό συστατικό που θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στη βιομηχανία ηλεκτρικών μπαταριών. Cradle to Cradle - αυτό είναι το όνομα της έννοιας, η οποία προϋποθέτει 100% επαναχρησιμοποίηση υλικών που λαμβάνονται στη διαδικασία της ανθρώπινης ζωής: το προϊόν αναδημιουργείται ή ένα νέο αποκτάται από το αρχικό υλικό.

Η καινοτομία έγκειται στη διάθεση των επικίνδυνων αποβλήτων μέσω της επαναχρησιμοποίησης τους στην παραγωγή ηλεκτρικών στηλών. Μια ομάδα ερευνητών ανακάλυψε τη δυνατότητα δημιουργίας φθηνών αξιόπιστων μπαταριών από πολυκυκλικούς αρωματικούς υδρογονάνθρακες.

Οι ενώσεις πολυκυκλικών αρωματικών υδρογονανθράκων (PAH) είναι προσμείξεις και μπορούν να βρεθούν παντού. Η ανακύκλωση αυτών των ενώσεων θα δημιουργήσει βιώσιμες μπαταρίες, ενώ θα καθαρίζει το περιβάλλον. Ως προϊόντα καύσης υδρογονανθράκων, οι PAH διανέμονται μέσω του νερού, του εδάφους, του αέρα και περιλαμβάνονται στον κατάλογο των πλέον επιβλαβών ουσιών για το περιβάλλον.

Η μπαταρία, η οποία αναπτύχθηκε στο Πανεπιστήμιο του Origon, θα περιέχει μια άνθρακα ανόδου και μια κάθοδο με βάση τους PAH. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η ουσία κορονίνη. Η κορωνίνη σε στερεή κρυσταλλική μορφή είναι ασφαλής. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα των δοκιμών, αποδείχθηκε ότι η χωρητικότητα ιόντων είναι αρκετά υψηλή, η δομή είναι χημικά σταθερή και στο μέλλον θα είναι δυνατή η λήψη μπαταριών που είναι ιδανικά για την εξοικονόμηση ενέργειας από τον ήλιο και τον άνεμο με σκοπό την περαιτέρω χρήση του.

Υπάρχει ένα πολύ μεγάλο πλεονέκτημα της κορωνίνης πάνω στον ίδιο άνθρακα: ο άνθρακας είναι ασυμβίβαστος με μη υδατικό ηλεκτρολύτη, ενώ για την κορωνίνη αυτό δεν είναι καθόλου πρόβλημα! Δηλαδή, οι μπαταρίες θα αποδειχθούν απαλλαγμένες από συντήρηση και ταυτόχρονα αξιόπιστες και σταθερές. Παρεμπιπτόντως, μελέτες σχετικά με το σχηματισμό αστέρι έδειξαν ότι οι πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες είναι παρόντες στο νεφέλωμα "Άγαλμα της ελευθερίας", δηλαδή πιθανότατα ο ήλιος αναδύθηκε από το περιβάλλον που περιέχει PAH - «η ενέργεια που προέρχεται από τα αστέρια θα χρησιμοποιηθεί στις μπαταρίες και θα επιστρέψει ξανά και ξανά "Είπε ο Hanen Khattab, Ph.D. από το Πανεπιστήμιο του Κεμπέκ στο Μόντρεαλ.

Προφανώς, το μέλλον εξακολουθεί να είναι με μπαταρίες άνθρακα. Θα είναι φτηνά για την κατασκευή, μη τοξικά, φιλικά προς το περιβάλλον και για τον άνθρωπο. Ο άνθρακας είναι ευρέως διαθέσιμος. Ο κανονικός άνθρακας περιέχει 80% άνθρακα. Κάθε ζωντανός ή νεκρός οργανισμός χαρακτηρίζεται από την περιεκτικότητα των ενώσεων άνθρακα.

Η ζωή είναι αδύνατη χωρίς άνθρακα. Τα φυτά λαμβάνουν ενώσεις άνθρακα από τον αέρα, χρησιμοποιούν άνθρακα για να σχηματίσουν το ριζικό σύστημα. Τα ζώα παίρνουν άνθρακα με τροφή. Και οι δύο το εκπέμπουν στη σύνθεση του διοξειδίου του άνθρακα. Με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, ο άνθρακας δεν είναι σε σύντομο χρονικό διάστημα και αυτό μας δίνει κάποια ελπίδα.