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Las 10 mejores tecnologías de batería para cargar y almacenar energía futura
Todos Los dispositivos digitales, como reproductores, teléfonos inteligentes, grabadoras de voz y otros dispositivos portátiles, así como los automóviles eléctricos, son cada vez más sofisticados en sus capacidades. Las limitaciones se imponen principalmente por la cantidad finita de energía almacenada en las baterías.
El teléfono inteligente, por ejemplo, funciona después de la próxima recarga durante un máximo de 2 días. Ahora si baterías mejorar, hacerlos más capaces, luego trabajar con una sola carga podría extenderse muchas veces.
Sin embargo, los teléfonos inteligentes, desafortunadamente, se están desarrollando en los últimos 10 años mucho más rápido que la mejora de la tecnología de batería. Pero hay esperanza de mejora, porque la ciencia no se detiene, y en los últimos años, los científicos han comenzado a ofrecer nuevas soluciones muy interesantes. Se les puede llamar tecnología de batería del futuro. Prestemos atención a algunos de ellos.
1. Cargue el auto eléctrico en 5 minutos y el teléfono en 30 segundos
En 2022, la compañía israelí StoreDot planea comenzar a producir baterías para automóviles eléctricos y dispositivos basados en la tecnología revolucionaria de las baterías de litio. ¡La tecnología permitirá que los vehículos eléctricos restablezcan el alcance de 500 kilómetros en solo 5 minutos!
Quieren reemplazar el grafito, que generalmente se usa en baterías de litio, con una mezcla especial de metaloides, incluido el silicio y algunos materiales patentados, que recientemente se han sintetizado en el laboratorio de la compañía. El proceso de formación de la mezcla es menos tóxico y la cantidad de cobalto en las baterías se reducirá a la mitad. Por cierto, las baterías también serán más seguras.
Incluso el nombre de la compañía StoreDot contiene una pizca de pequeñas moléculas de péptidos bioorgánicos conocidos como nanodots, que aumentan la densidad de almacenamiento de carga y proporcionan baterías basadas en nuevas tecnologías con rápida absorción y almacenamiento de energía.
Mientras tanto, los científicos aún tienen que superar algunas dificultades técnicas asociadas con la necesidad de pasar una corriente muy grande durante la carga. Para esto, se necesita un sistema de enfriamiento más avanzado para cables y conectores tanto en el sistema del automóvil como directamente en la estación de carga.
El físico Viktor Krivchenko sobre tipos prometedores de baterías, problemas fundamentales en la producción de fuentes de energía de litio-azufre y las ventajas de las baterías de iones de litio posteriores:
2. Cómo recargar su teléfono del ruido ambiental
Científicos británicos han desarrollado un teléfono que puede recibir una carga simplemente por el ruido que constantemente está de pie. La tecnología se basa en el efecto piezoeléctrico. Los nanogeneradores piezoeléctricos mismos, en cierto sentido, han hecho mucho ruido durante mucho tiempo.
Y ahora ya se han creado generadores especializados de este tipo, que trabajan con el ruido de fondo y generan corriente eléctrica para cargar baterías pequeñas. De hecho, el teléfono se está cargando por el ruido, que en todo momento simplemente puso nerviosos a las personas, y ahora puede aportar beneficios tangibles.
Los investigadores crearon una mezcla especial en la que se agregó óxido de zinc, y simplemente recubrieron la superficie del dispositivo con esta mezcla. Por lo tanto, una superficie completamente cubierta por nanorods piezoeléctricos resultó ser la superficie del aparato que genera energía. Estos nanorods son muy sensibles a las ondas de sonido y se doblan incluso con una presión de sonido muy débil.
Los nanogeneradores transforman estas oscilaciones en una corriente eléctrica, cuya energía es suficiente para cargar la batería.Además de convertir ondas sonoras de ruido, los nanogeneradores también funcionan a partir de una voz que suena durante una conversación, de modo que con solo hablar por teléfono el usuario ya restaura parcialmente la carga de su batería.
3. Aumente la capacidad de la batería con silicio puro extraído de arena
En la Universidad de Riverside, un grupo de investigadores, en busca de un enfoque alternativo a las baterías de iones de litio, decidió reemplazar el grafito tradicional con arena ordinaria. Inicialmente, los científicos notaron el problema de la rápida degradación del silicio nanométrico, que también es muy difícil de obtener en cantidades industriales. Después de eso, los científicos decidieron intentar usar la arena disponible habitual.
La arena es fácil de limpiar y es fácil de aplicar en forma de polvo. La arena purificada se humedeció con sal y magnesio, luego se calentó para eliminar el oxígeno. Así que obtuvimos silicio puro de una estructura porosa, lo que nos permitió aumentar la capacidad del elemento en un factor de tres, ¡así como aumentar la eficiencia de su uso y aumentar la vida útil! La producción es económica y ecológica.
Baterías para algodón, granos de café y bombas:Las baterías de carbono reemplazan el litio.
4. Cargue su teléfono inteligente mientras viaja
Incluso la ropa más común puede usarse como generador de energía eléctrica, habiéndola modificado ligeramente, dicen investigadores de la Universidad de Surrey en Manor Park (Inglaterra). Proponen el uso de los llamados nanogeneradores triboeléctricos capaces de convertir la energía de movimiento de la superficie de la ropa en una carga eléctrica. La electricidad generada de esta manera puede acumularse y luego transferirse a una batería de litio normal o alimentarse directamente con un dispositivo portátil (reproductor, teléfono, etc.).
Fundamentalmente, la tecnología de nanogeneradores triboeléctricos no tiene limitaciones prácticas, se puede implementar incluso en las paredes de las casas, en losas, troncos y ramas de árboles, neumáticos de automóviles, etc., donde haya vibraciones o fricciones. Tal sistema permitiría el uso de energía del movimiento de cualquier cosa: cargar las baterías de luces nocturnas, aparatos, segways y similares. Más sobre esto:Nanogeneradores para cargar dispositivos portátiles
5. Transfiera energía a la batería en forma de ultrasonido
La idea de transferir energía eléctrica "a través del aire" no es nueva. Pero, ¿por qué no intentar usar ultrasonido para este propósito? La astrobióloga Meredith Perry propone integrar transmisores ultrasónicos en elementos interiores. El ultrasonido de cierto rango no es audible para personas y animales, por lo que las ondas de sonido se pueden enviar de forma bastante segura directamente al dispositivo, lo que proporciona una carga inalámbrica.
Una placa de 5,5 mm de grosor sirve como transmisor en dicho sistema, que se enciende automáticamente solo cuando un dispositivo recargable está en la zona de su funcionamiento. Una onda de energía ultrasónica se dirige en forma de un haz enfocado y es recibida por un receptor plano montado en un dispositivo recargable. A diferencia de Wi-Fi, el sistema uBeam en ultrasonido no puede superar las paredes, pero la energía se envía de manera muy concentrada.
Baterías de vida sin fin
El problema de las baterías de cualquier tipo es un número limitado de ciclos de vida, es decir, se pueden cargar y descargar no un número infinito de veces. Sería bueno crear una batería que nunca podría reemplazarse por una nueva, sino simplemente recargarla cuando sea necesario y hacerlo tantas veces como desee. ¡En la Universidad de California, Irwin creó una batería casi tan ideal!
Los investigadores han desarrollado una batería basada en nanocables de oro que puede soportar hasta 200,000 ciclos de carga y descarga sin reducir la capacidad.El cableado miles de veces más delgado que el cabello permite crear grandes áreas de superficie con una conductividad suficientemente alta. Los nanocables están recubiertos con una carcasa especial hecha de electrolito de helio y dióxido de manganeso, lo que permitió obtener la máxima resistencia a la degradación. Esta decisión es considerada una de las más prometedoras de la actualidad.
7. El grafeno abre nuevos horizontes
Grabat ha creado baterías basadas en una forma especial de carbono: grafeno. Hoy en día, las baterías de grafeno son las mejores disponibles en el mercado. Permiten, por ejemplo, conducir un automóvil eléctrico a 750 kilómetros con una sola carga.
Fundamentalmente, tales baterías pueden cargarse en unos minutos y dar una carga 30 veces más intensa que las predecesoras de iones de litio. Ya, tales baterías están instaladas en vehículos aéreos no tripulados, además, están ganando popularidad en vehículos eléctricos y como unidades para plantas de energía domésticas.
8. Las baterías de espuma prometen ser baratas
Los ingenieros de Prieto confían en baterías de estado sólido creadas por impresión y basadas en espuma de cobre con un separador electropolimerizado. Por lo tanto, la compañía planea crear las baterías más seguras, más baratas, de carga rápida y duraderas, cuya densidad de carga será 5 veces mayor que las baterías de litio modernas.
9. Sodio: un competidor del litio
El sodio es uno de los elementos químicos más accesibles del planeta. Es a partir del sodio que un grupo de científicos de Japón planea producir un nuevo tipo de batería. Aquí no se necesita litio raro, ¡y la capacidad promete ser 7 veces mayor que la de este!
Desde los años 80 del siglo XIX, el sodio se ha estudiado activamente como la base de las fuentes de energía, y ahora, utilizando sal y tecnologías modernas, es técnicamente posible hacer que una batería de iones de sodio sea lo suficientemente barata. Sin embargo, se espera que pasen varios años más antes del inicio de una implementación práctica generalizada.
10. Hidrógeno para cargar aparatos
Recientemente, han aparecido a la venta cargadores inteligentes completamente inusuales para equipos móviles que funcionan con combustible de hidrógeno. Este producto se llama Upp. El hidrógeno es seguro para el medio ambiente, y durante la carga, solo se genera vapor de agua con él. Una celda de hidrógeno es suficiente para 5 cargas completas de un teléfono inteligente promedio. Por el momento, el dispositivo no tiene una demanda particular debido al alto costo, pero la idea parece muy interesante y prometedora.
5 paneles solares inusuales del futuro
Ver también en bgv.electricianexp.com
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