10 parasta akkutekniikkaa tulevaisuuden energian lataamiseen ja varastointiin

kaikki Digitaalisten laitteiden, kuten soittimien, älypuhelimien, äänityslaitteiden ja muiden puettavien laitteiden sekä sähköautojen, ominaisuudet kehittyvät entistä kehittyneemmiksi. Rajoituksia asettavat pääasiassa akkuihin varastoitunut äärellinen määrä energiaa.

Esimerkiksi älypuhelin toimii seuraavan latauksen jälkeen enintään 2 päivän ajan. Nyt jos akut paranna, tee niistä entistä kapasiteettia, niin yhdellä latauksella työskentelyä voidaan pidentää useita kertoja.

Älypuhelimet ovat kuitenkin valitettavasti kehittyneet viimeisen 10 vuoden aikana paljon nopeammin kuin akkutekniikan parantaminen. Parannusta on kuitenkin toivoa, koska tiede ei ole paikallaan, ja viime vuosina tutkijat ovat alkaneet tarjota erittäin mielenkiintoisia uusia ratkaisuja. Niitä voidaan kutsua tulevaisuuden akkuteknologiaksi. Kiinnitetään huomiota joihinkin niistä.

1. Lataa sähköauto 5 minuutissa ja puhelin 30 sekunnissa

Israelilainen StoreDot-yritys aikoo vuonna 2022 aloittaa sähköautojen akkujen ja laitteiden valmistuksen, joka perustuu litiumparistojen vallankumoukselliseen tekniikkaan. Teknologia antaa sähköajoneuvojen palauttaa 500 kilometrin matka vain viidessä minuutissa!

He haluavat korvata grafiitin, jota yleensä käytetään litiumparistoissa, erityisellä metalloidiseoksella, mukaan lukien piillä ja joillakin patentoiduilla materiaaleilla, jotka on vasta äskettäin syntetisoitu yrityksen laboratoriossa. Seoksen muodostumisprosessi on vähemmän myrkyllinen, ja koboltin määrä paristoissa puolittuu. Muuten, akut ovat myös turvallisempia.

Jopa StoreDot-yhtiön nimi sisältää vihjeen pienistä nanoristeinä tunnetuista bioorgaanisista peptidimolekyyleistä, jotka lisäävät varauksen varastointitiheyttä ja tarjoavat uuteen tekniikkaan perustuvia akkuja nopeaan imeytymiseen ja energian varastointiin.

Sillä välin, tutkijoiden on vielä ratkaistava joitain teknisiä vaikeuksia, jotka liittyvät tarpeeseen siirtää erittäin suuri virta latauksen aikana. Tätä varten tarvitaan edistyneempi jäähdytysjärjestelmä kaapeleille ja liittimille sekä autojärjestelmässä että suoraan latausasemalla.

Fyysikko Viktor Krivchenko lupaavista paristotyypeistä, perusongelmista litium-rikkivirtalähteiden tuotannossa ja postlitium-paristojen eduista:

2. Kuinka ladata puhelimesi melusta

Brittiläiset tutkijat ovat kehittäneet puhelimen, joka voi vastaanottaa latauksen melusta, joka jatkuvasti seisoo. Teknologia perustuu pietsosähköiseen vaikutukseen. Pietsosähköiset nanogeneraattorit ovat tietyssä mielessä jo pitkään aiheuttaneet paljon melua.

Ja nyt on jo luotu tällaisia ​​erikoistuneita generaattoreita, jotka työskentelevät taustamelua ja tuottavat siitä sähkövirtaa pienten paristojen lataamiseksi. Itse asiassa puhelin latautuu melusta, joka aina tuli vain ihmisten hermoille, ja nyt se voi tuoda konkreettisia etuja.

Tutkijat loivat erityisen seoksen, johon lisättiin sinkkioksidia, ja yksinkertaisesti päällystiivät laitteen pinnan tällä seoksella. Täten pietsosähköisten nanorodien peittämä pinta osoittautui energiaa tuottavan laitteen pintaksi. Nämä nanorodit ovat erittäin herkkiä ääniaalloille ja taipuvat jopa erittäin heikosta äänipaineesta.

Nanogeneraattorit muuttavat nämä värähtelyt sähkövirraksi, jonka energia riittää akun lataamiseen.Melun ääniaaltojen muunnoksen lisäksi nanogeneraattorit työskentelevät myös äänestä, joka kuuluu keskustelun aikana, joten käyttäjä vain palauttaa puhelimessa puhelimen palauttamalla osittain akun varauksen.

3. Lisää akun kapasiteettia puhtaalla piillä, joka on uutettu hiekasta

Riverside-yliopistossa tutkijaryhmä, joka etsi vaihtoehtoista lähestymistapaa litium-ioni-akkuihin, päätti korvata perinteisen grafiitin tavallisella hiekalla. Aluksi tutkijat huomauttivat nanokattoisen piin nopean hajoamisen ongelman, jota on myös erittäin vaikea saada aikaan teollisissa määrissä. Sen jälkeen tutkijat päättivät kokeilla tavallisen saatavilla olevan hiekan käyttöä.

Hiekka on helppo puhdistaa ja levittää jauhemaisena. Puhdistettu hiekka kostutettiin suolalla ja magnesiumilla, sitten kuumennettiin hapen poistamiseksi. Joten saatiin puhdasta, huokoisen rakenteen piitä, jonka avulla voimme lisätä elementin kapasiteettia kolminkertaiseksi, samoin kuin parantaa sen käytön tehokkuutta ja pidentää käyttöikää! Tuotanto on edullinen ja ympäristöystävällinen.

Paristot puuvillalle, kahvipapuille ja pommille:Hiiliparistot korvaavat litiumin

4. Lataa älypuhelimesi tien päällä

Jopa tavallisimpia vaatteita voidaan käyttää sähköntuottajana, kun niitä on vähän muutettu, sanovat Surreyn yliopiston tutkijat Manor Parkissa (Englanti). He ehdottavat ns. Triboelektristen nanogeneraattoreiden käyttöä, jotka pystyvät muuttamaan vaatteiden pinnan liikkumisen energian sähkövaraukseksi. Tällä tavalla tuotettu sähkö voidaan kerätä ja siirtää sitten tavalliseen litiumparistoon tai suoraan virtansa kannettavalla laitteella (soittimella, puhelimella jne.).

Periaatteessa triboelektristen nanogeneraattorien tekniikalla ei ole käytännöllisiä rajoituksia, se voidaan toteuttaa jopa talon seiniin, päällystelevyihin, puutarhoihin ja oksiin, autonrenkaisiin jne. - missä tahansa on tärinää tai kitkaa. Tällainen järjestelmä sallisi energian käytön kaiken liikkumisen takia - yövalojen, laitteiden, osien ja vastaavien paristojen lataamiseen. Lisää tästä:Nanogeneraattorit kannettavien laitteiden lataamiseen

5. Siirrä energia akkuun ultraäänen muodossa

Idea sähköenergian siirtämisestä ”ilman kautta” ei ole uusi. Mutta miksi et yritä käyttää ultraääntä tähän tarkoitukseen? Astrobiologi Meredith Perry ehdottaa ultraäänilähettimien integrointia sisustuselementteihin. Tietyn alueen ultraääni ei kuulu ihmisille ja eläimille, joten ääniaallot voidaan lähettää melko turvallisesti suoraan laitteelle, mikä tarjoaa langattoman latauksen.

5,5 mm paksu levy toimii lähettimenä tällaisessa järjestelmässä, joka kytkeytyy automaattisesti päälle vain, kun ladattava laite on toiminta-alueella. Ultraääni-energia-aalto ohjataan fokusoidun säteen muodossa ja vastaanotetaan ladattavalla vastaanottimella, joka on asennettu ladattavaan laitteeseen. Toisin kuin Wi-Fi, ultraääni uBeam-järjestelmä ei voi ylittää seiniä, mutta energia lähetetään erittäin keskittyneesti.

Loputtomat akut

Minkä tahansa tyyppisten paristojen ongelma on rajoitettu määrä elinkaaren ajan, ts. Niitä voidaan ladata ja purkaa eikä ääretöntä määrää kertoja. Olisi hienoa luoda paristo, jota ei koskaan voi korvata uudella, vaan lataa vain tarvittaessa ja tee tämä niin monta kertaa kuin haluat. Kalifornian yliopistossa Irwin loi melkein niin ihanteellisen akun!

Tutkijat ovat kehittäneet kultaananolankoihin perustuvan akun, joka kestää jopa 200 000 varauspurkausjaksoa vähentämättä kapasiteettia.Johdotus tuhansia kertoja ohuempia kuin hiukset antaa mahdollisuuden luoda valtavia pinta-aloja, joilla on riittävän korkea johtavuus. Nanowires on päällystetty erityisellä vaipalla, joka on valmistettu helium-elektrolyytistä ja mangaanidioksidista, mikä mahdollisti lopullisen hajoamiskestävyyden. Tätä päätöstä pidetään yhtenä lupaavimmista tänään.

7. Grafeeni avaa uusia näköaloja

Grabat on luonut paristoja, jotka perustuvat erityiseen hiilen muotoon - grafeeni. Nykyään grafeeniparistot ovat parhaiten saatavilla markkinoilla. Niiden avulla voidaan esimerkiksi ajaa sähköautolla 750 kilometriä yhdellä latauksella.

Periaatteessa sellaiset akut voivat latautua muutamassa minuutissa ja antaa varauksen 30 kertaa voimakkaammin kuin litium-ioni-edeltäjät. Tällaiset akut on jo asennettu miehittämättömiin ilma-aluksiin, lisäksi ne ovat kasvussa sähköajoneuvoissa ja kodin voimalaitosten käyttölaitteina.

8. Vaahtoakut lupaavat olla halpoja

Prieto-insinöörit luottavat painotuotteisiin luotuihin solid-state-akkuihin, jotka perustuvat kupariputkiin, joissa on elektropolymeroitu erotin. Siksi yritys aikoo luoda turvallisimmat, halvimmat, nopeasti latautuvat ja kestävät akut, joiden varaustiheys on 5 kertaa suurempi kuin nykyaikaisilla litiumparistoilla.

9. Natrium - kilpailija litiumille

Natrium on yksi planeetan helposti saatavilla olevista kemiallisista alkuaineista. Natriumista ryhmä Japanin tutkijoita aikoo tuottaa uuden tyyppisen akun. Harvinaista litiumia ei tarvita täällä, ja kapasiteetti lupaa olla seitsemän kertaa suurempi kuin sen!

Natriumia on 1800-luvun 80-luvulta lähtien tutkittu aktiivisesti energialähteiden perustana, ja nyt, suolaa ja nykyaikaista tekniikkaa käyttämällä, on tullut teknisesti mahdollista tehdä natrium-ioniparisto riittävän halpaksi. On kuitenkin odotettavissa, että vielä kuluu useita vuosia ennen laajan käytännön toteutuksen alkamista.

10. Vety laitteiden lataamiseen

Viime aikoina myyntiin on ilmestynyt täysin epätavallisia älykkäitä latureita vetypolttoaineella toimiville liikkuville laitteille. Tämän tuotteen nimi on Upp. Vety on ympäristölle turvallista, ja latauksen aikana muodostuu vain vesihöyryä. Yksi vetykenno riittää 5 täyteen lataukseen keskimääräistä älypuhelinta. Laitteelle ei tällä hetkellä ole erityisen kysyntää korkeiden kustannusten takia, mutta idea näyttää monille erittäin mielenkiintoinen ja lupaava.

Tehokkaat aurinkopaneelit

5 epätavallista tulevaisuuden aurinkopaneelia

5 epätavallista tuuligeneraattorien mallia

Painovoiman energian käyttäminen - miten se on mahdollista