Οι 10 καλύτερες τεχνολογίες μπαταριών για φόρτιση και αποθήκευση μελλοντικής ενέργειας

Όλα οι ψηφιακές συσκευές, όπως οι παίκτες, τα smartphones, οι συσκευές καταγραφής φωνής και άλλα φορητά gadget, καθώς και τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα, γίνονται όλο και πιο εξελιγμένα στις δυνατότητές τους. Περιορισμοί επιβάλλονται κυρίως από την πεπερασμένη ποσότητα ενέργειας που αποθηκεύεται στις μπαταρίες.

Ένα smartphone, για παράδειγμα, λειτουργεί μετά την επόμενη φόρτιση για μέγιστο διάστημα 2 ημερών. Τώρα αν μπαταρίες να τα βελτιώσετε, να τα καταστήσετε πιο ευρύχωρα και, στη συνέχεια, να εργαστείτε με μία μόνο χρέωση θα μπορούσε να επεκταθεί πολλές φορές.

Ωστόσο, τα smartphones, δυστυχώς, αναπτύσσονται τα τελευταία 10 χρόνια πολύ πιο γρήγορα από ό, τι η βελτίωση της τεχνολογίας των μπαταριών. Υπάρχει όμως ελπίδα για βελτίωση, επειδή η επιστήμη δεν παραμένει ακίνητη και τα τελευταία χρόνια οι επιστήμονες έχουν αρχίσει να προσφέρουν πολύ ενδιαφέρουσες νέες λύσεις. Μπορούν να ονομάζονται τεχνολογία μπαταριών του μέλλοντος. Ας δώσουμε προσοχή σε μερικούς από αυτούς.

1. Φορτίστε το ηλεκτρικό αυτοκίνητο σε 5 λεπτά και το τηλέφωνο σε 30 δευτερόλεπτα

Το 2022, η ισραηλινή εταιρεία StoreDot σχεδιάζει να ξεκινήσει την παραγωγή μπαταριών για ηλεκτρικά αυτοκίνητα και συσκευές με βάση την επαναστατική τεχνολογία μπαταριών λιθίου. Η τεχνολογία θα επιτρέψει στα ηλεκτρικά οχήματα να αποκαταστήσουν το εύρος των 500 χιλιομέτρων σε μόλις 5 λεπτά!

Θέλουν να αντικαταστήσουν τον γραφίτη, ο οποίος χρησιμοποιείται συνήθως σε μπαταρίες λιθίου, με ένα ειδικό μίγμα μεταλλοειδών, συμπεριλαμβανομένου του πυριτίου και ορισμένων πατενταρισμένων υλικών, τα οποία μόλις πρόσφατα είχαν συντεθεί στο εργαστήριο της εταιρείας. Η διαδικασία σχηματισμού του μείγματος είναι λιγότερο τοξική και η ποσότητα κοβαλτίου στις μπαταρίες θα μειωθεί κατά το ήμισυ. Παρεμπιπτόντως, οι μπαταρίες θα είναι επίσης ασφαλέστερες.

Ακόμη και το όνομα της εταιρείας StoreDot περιέχει έναν υπαινιγμό μικροσκοπικών βιοργανικών πεπτιδικών μορίων γνωστών ως nanodots, τα οποία αυξάνουν την πυκνότητα αποθήκευσης φορτίου και παρέχουν μπαταρίες με βάση τη νέα τεχνολογία με γρήγορη απορρόφηση και αποθήκευση ενέργειας.

Εν τω μεταξύ, οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμη ξεπεράσει ορισμένες τεχνικές δυσκολίες που συνδέονται με την ανάγκη να περάσουν πολύ μεγάλο ρεύμα κατά τη φόρτιση. Για το σκοπό αυτό απαιτείται ένα πιο προηγμένο σύστημα ψύξης για καλώδια και συνδέσμους τόσο στο σύστημα του αυτοκινήτου όσο και απευθείας στο σταθμό φόρτισης.

Ο φυσικός Βίκτορ Κρίφτσενκο για πολλά υποσχόμενους τύπους μπαταριών, βασικά προβλήματα στην παραγωγή πηγών ενέργειας λιθίου-θείου και τα πλεονεκτήματα των μπαταριών ιόντων μετάλλων ιόντων λιθίου:

2. Πώς να επαναφορτίσετε το τηλέφωνό σας από θόρυβο περιβάλλοντος

Βρετανοί επιστήμονες έχουν αναπτύξει ένα τηλέφωνο που μπορεί να λάβει μια χρέωση απλά από το θόρυβο που στέκεται συνεχώς γύρω. Η τεχνολογία βασίζεται στην πιεζοηλεκτρική δράση. Οι πιεζοηλεκτρικοί νανογεννήτριες οι ίδιοι με μια ορισμένη έννοια έχουν κάνει πολύ θόρυβο για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Και τώρα εξειδικευμένες γεννήτριες αυτού του είδους έχουν ήδη δημιουργηθεί, εργάζονται σε θόρυβο περιβάλλοντος και παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα από αυτό για να φορτίζουν μικρές μπαταρίες. Στην πραγματικότητα, το τηλέφωνο χρεώνει από το θόρυβο, το οποίο πάντα πήρε απλά τα νεύρα των ανθρώπων, και τώρα μπορεί να φέρει απτά οφέλη.

Οι ερευνητές δημιούργησαν ένα ειδικό μείγμα στο οποίο προστέθηκε οξείδιο ψευδαργύρου και απλώς επικάλυψαν την επιφάνεια του gadget με αυτό το μίγμα. Έτσι, μια επιφάνεια πλήρως καλυμμένη από πιεζοηλεκτρικά nanorods αποδείχθηκε η επιφάνεια της συσκευής που παράγει ενέργεια. Αυτά τα nanorods είναι πολύ ευαίσθητα σε ηχητικά κύματα και λυγίζουν ακόμα και από πολύ αδύναμη ηχητική πίεση.

Οι νανογεννήτριες μετασχηματίζουν αυτές τις ταλαντώσεις σε ένα ηλεκτρικό ρεύμα, η ενέργεια του οποίου είναι αρκετή για να φορτίσει την μπαταρία.Εκτός από τη μετατροπή των ηχητικών κυμάτων του θορύβου, οι νανογεννήτριες λειτουργούν επίσης από τη φωνή που ακούγεται κατά τη διάρκεια μιας συνομιλίας, έτσι ώστε μόνο μιλώντας στο τηλέφωνο ο χρήστης ήδη αποκαθιστά εν μέρει τη φόρτιση της μπαταρίας του.

3. Αυξήστε την χωρητικότητα της μπαταρίας με καθαρό πυρίτιο που εξάγεται από την άμμο

Στο Πανεπιστήμιο του Riverside, μια ομάδα ερευνητών, σε αναζήτηση μιας εναλλακτικής προσέγγισης για τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, αποφάσισε να αντικαταστήσει τον παραδοσιακό γραφίτη με συνηθισμένη άμμο. Αρχικά, οι επιστήμονες επεσήμαναν το πρόβλημα της ταχείας υποβάθμισης του νανοσυσσωματωμένου πυριτίου, το οποίο είναι επίσης πολύ δύσκολο να επιτευχθεί σε βιομηχανικές ποσότητες. Μετά από αυτό, οι επιστήμονες αποφάσισαν να χρησιμοποιήσουν τη συνήθη διαθέσιμη άμμο.

Η άμμος καθαρίζεται εύκολα και είναι εύκολη η εφαρμογή σε μορφή σκόνης. Η καθαρισμένη άμμος διαβρέχθηκε με άλας και μαγνήσιο, κατόπιν θερμάνθηκε για να απομακρυνθεί το οξυγόνο. Έτσι έχουμε καθαρό πυρίτιο από πορώδη δομή, που μας επέτρεψε να αυξήσουμε την ικανότητα του στοιχείου τριπλάσια, καθώς και να αυξήσουμε την αποδοτικότητα της χρήσης του και να αυξήσουμε τη διάρκεια ζωής! Η παραγωγή είναι φθηνή και φιλική προς το περιβάλλον.

Μπαταρίες για βαμβάκι, κόκκους καφέ και βόμβα:Οι μπαταρίες άνθρακα αντικαθιστούν το λίθιο

4. Φορτίστε το smartphone εν κινήσει

Ακόμη και τα πιο συνηθισμένα ρούχα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως γεννήτρια ηλεκτρικής ενέργειας, έχοντας ελαφρώς τροποποιηθεί, λένε ερευνητές του Πανεπιστημίου του Surrey στο Manor Park (Αγγλία). Προτείνουν τη χρήση των λεγόμενων τριοβοηλεκτρικών νανογεννευτών ικανών να μετατρέψουν την ενέργεια της επιφανειακής κίνησης του ιματισμού σε ηλεκτρικό φορτίο. Η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται με αυτόν τον τρόπο μπορεί να συσσωρευτεί και στη συνέχεια να μεταφερθεί σε μια συνηθισμένη μπαταρία λιθίου ή να τροφοδοτηθεί απευθείας από μια φορητή συσκευή (φορέας, τηλέφωνο κ.λπ.).

Βασικά, η τεχνολογία των τριοβοηλεκτρικών νανο-γεννητριών δεν έχει πρακτικούς περιορισμούς, μπορεί να εφαρμοστεί ακόμα και στους τοίχους των σπιτιών, στις πλακόστρωτες πλάκες, στους κορμούς των δένδρων και στα κλαδιά, στα ελαστικά αυτοκινήτων κλπ. - όπου υπάρχει δόνηση ή τριβή. Ένα τέτοιο σύστημα θα επέτρεπε τη χρήση ενέργειας από την κίνηση οτιδήποτε - για να φορτίζει τις μπαταρίες των φώτων νύχτας, gadgets, segways και τα παρόμοια. Περισσότερα για αυτό:Νανο-γεννήτριες για φόρτιση φορητών συσκευών

5. Μεταφέρετε ενέργεια στη μπαταρία με τη μορφή υπερήχων

Η ιδέα της μεταφοράς της ηλεκτρικής ενέργειας "μέσω του αέρα" δεν είναι καινούργια. Αλλά γιατί να μην προσπαθήσετε να χρησιμοποιήσετε υπερήχους για το σκοπό αυτό; Η αστροβιολόγος Meredith Perry προτείνει την ενσωμάτωση υπερηχητικών πομπών σε εσωτερικά στοιχεία. Ο υπερηχογράφος μιας συγκεκριμένης περιοχής δεν ακούγεται από τους ανθρώπους και τα ζώα, επομένως τα ηχητικά κύματα μπορούν να αποσταλούν με ασφάλεια απευθείας στο gadget, παρέχοντας έτσι ασύρματη φόρτιση.

Μια πλάκα πάχους 5,5 mm χρησιμεύει ως πομπός σε ένα τέτοιο σύστημα, το οποίο ενεργοποιείται αυτόματα μόνο όταν μια επαναφορτιζόμενη συσκευή βρίσκεται στη ζώνη λειτουργίας της. Ένα υπερηχητικό ενεργειακό κύμα κατευθύνεται με τη μορφή εστιασμένης δέσμης και λαμβάνεται από ένα επίπεδο δέκτη συναρμολογημένο σε μια επαναφορτιζόμενη συσκευή. Σε αντίθεση με το Wi-Fi, το σύστημα uBeam για υπερήχους δεν μπορεί να ξεπεράσει τους τοίχους, αλλά η ενέργεια στέλνεται πολύ συγκεντρωτικά.

Ατελείωτες μπαταρίες

Το πρόβλημα των μπαταριών οποιουδήποτε τύπου είναι ένας περιορισμένος αριθμός κύκλων ζωής, δηλαδή, μπορούν να φορτιστούν και να αποφορτιστούν όχι άπειρες φορές. Θα ήταν ωραίο να δημιουργήσετε μια μπαταρία που ποτέ δεν θα μπορούσε να αντικατασταθεί με μια καινούργια μπαταρία, αλλά απλά να φορτιστεί όταν είναι απαραίτητο και να το κάνετε αυτό όσες φορές θέλετε. Στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, ο Irwin δημιούργησε σχεδόν μια τέτοια ιδανική μπαταρία!

Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει μια μπαταρία που βασίζεται σε χρυσό νανοσύρματα που μπορούν να αντέξουν μέχρι και 200.000 κύκλους φόρτισης χωρίς να μειωθεί η χωρητικότητα.Η καλωδίωση χιλιάδων φορές πιο λεπτή από τα μαλλιά καθιστά δυνατή τη δημιουργία τεράστιων επιφανειών με επαρκώς υψηλή αγωγιμότητα. Τα nanowires είναι επικαλυμμένα με ένα ειδικό κέλυφος κατασκευασμένο από ηλεκτρόλυση ηλίου και διοξείδιο μαγγανίου, το οποίο επέτρεψε την επίτευξη τελικής αντίστασης στην υποβάθμιση. Η απόφαση αυτή θεωρείται μία από τις πιο ελπιδοφόρες σήμερα.

7. Το Graphene ανοίγει νέους ορίζοντες

Η Grabat έχει δημιουργήσει μπαταρίες με βάση μια ειδική μορφή άνθρακα - graφένιο. Σήμερα, οι μπαταρίες graphene είναι οι καλύτερες διαθέσιμες στην αγορά. Επιτρέπουν, για παράδειγμα, να οδηγούν ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο 750 χιλιομέτρων με μία μόνο φόρτιση.

Βασικά, τέτοιες μπαταρίες μπορούν να φορτιστούν σε λίγα λεπτά και να δώσουν μια φόρτιση 30 φορές πιο έντονη από τους προκατόχους ιόντων λιθίου. Ήδη, τέτοιες μπαταρίες εγκαθίστανται σε μη επανδρωμένα οχήματα, επιπλέον, κερδίζουν δημοτικότητα στα ηλεκτρικά οχήματα και ως κινητήρες για οικιακούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής.

8. Οι μπαταρίες αφρού υπόσχονται να είναι φτηνές

Οι μηχανικοί της Prieto βασίζονται σε συσσωρευτές στερεάς κατάστασης που δημιουργούνται από την εκτύπωση και βασίζονται σε αφρό χαλκού με ηλεκτροπολυμερισμένο διαχωριστή. Έτσι, η εταιρεία σχεδιάζει να δημιουργήσει τις ασφαλέστερες, φθηνότερες, γρήγορες και μακράς διάρκειας μπαταρίες, η πυκνότητα φόρτισης της οποίας θα είναι 5 φορές υψηλότερη από τις σύγχρονες μπαταρίες λιθίου.

9. Νάτριο - ανταγωνιστής του λιθίου

Το νάτριο είναι ένα από τα πιο προσιτά χημικά στοιχεία στον πλανήτη. Είναι από το νάτριο μια ομάδα επιστημόνων από την Ιαπωνία σχεδιάζει να παράγει ένα νέο τύπο μπαταρίας. Σπάνιο λίθιο δεν χρειάζεται εδώ, και η ικανότητα υπόσχεται να είναι 7 φορές υψηλότερη από αυτή του!

Από τη δεκαετία του '80 του 19ου αιώνα, το νάτριο έχει μελετηθεί ενεργά ως βάση των ενεργειακών πηγών, και τώρα, χρησιμοποιώντας το αλάτι και τις σύγχρονες τεχνολογίες, έχει γίνει τεχνικά δυνατό να γίνει μια μπαταρία ιόντων νατρίου αρκετά φθηνή. Ωστόσο, αναμένεται ότι θα περάσουν αρκετά ακόμη χρόνια πριν την έναρξη της εκτεταμένης πρακτικής εφαρμογής.

10. Υδρογόνο για τη φόρτιση μικροσυσκευών

Πρόσφατα, έχουν κυκλοφορήσει εντελώς ασυνήθιστοι έξυπνοι φορτιστές για κινητό εξοπλισμό που τροφοδοτείται με υδρογόνο. Αυτό το προϊόν ονομάζεται Upp. Το υδρογόνο είναι ασφαλές για το περιβάλλον και παράγονται μόνο υδρατμοί κατά τη διάρκεια της φόρτισης. Ένα κύτταρο υδρογόνου είναι αρκετό για 5 πλήρεις χρεώσεις ενός μέσου smartphone. Προς το παρόν, η συσκευή δεν είναι ιδιαίτερα απαιτητική λόγω του υψηλού κόστους, αλλά η ιδέα φαίνεται πολύ ενδιαφέρουσα και πολλά υποσχόμενη.

Αποτελεσματικότητα ηλιακών πάνελ

5 ασυνήθιστα ηλιακά πάνελ του μέλλοντος

5 ασυνήθιστα σχέδια των ανεμογεννητριών

Χρησιμοποιώντας την ενέργεια της βαρύτητας - πώς είναι δυνατόν