10 najboljih tehnologija baterija za punjenje i spremanje energije u budućnosti

sve digitalni uređaji, poput playera, pametnih telefona, diktafona i drugih nosivih naprava, kao i električni automobili, postaju sve sofisticiraniji u svojim mogućnostima. Ograničenja se nameću uglavnom ograničenom količinom energije pohranjene u baterijama.

Smartphone, na primjer, radi nakon sljedećeg punjenja najviše 2 dana. Sad ako baterije poboljšajte ih, učinite ih spremnijima, a rad s jednim punjenjem mogao bi se produžiti mnogo puta.

Međutim, pametni se telefoni, nažalost, razvijaju u posljednjih 10 godina mnogo brže od poboljšanja tehnologije baterije. No, nada se poboljšanju, jer znanost ne miruje, a posljednjih godina znanstvenici su počeli nuditi vrlo zanimljiva nova rješenja. Oni se mogu nazvati baterijskom tehnologijom budućnosti. Obratimo pozornost na neke od njih.

1. Napunite električni automobil u 5 minuta, a telefon u 30 sekundi

2022. izraelska tvrtka StoreDot planira započeti proizvodnju baterija za električne automobile i uređaje temeljene na revolucionarnoj tehnologiji litijumskih baterija. Tehnologija će električnim vozilima omogućiti da dosegnu domet od 500 kilometara u samo 5 minuta!

Žele zamijeniti grafit, koji se obično koristi u litijskim baterijama, posebnom mješavinom metaloida, uključujući silicij i neke patentirane materijale, koji su tek nedavno sintetizirani u laboratoriju tvrtke. Postupak formiranja smjese je manje toksičan, a količina kobalta u baterijama prepolovit će se. Usput, i baterije će biti sigurnije.

Čak i naziv tvrtke StoreDot sadrži nagovještaj sitnih molekula bioorganskih peptida poznatih kao nanodoti, koje povećavaju gustoću skladištenja napunjenosti i osiguravaju baterije na temelju nove tehnologije s brzom apsorpcijom i pohranjivanjem energije.

U međuvremenu, znanstvenici tek trebaju prevladati neke tehničke poteškoće povezane s potrebom prolaska vrlo velike struje tijekom punjenja. Za to je potreban napredniji sustav hlađenja za kablove i priključke, kako u sustavu automobila, tako i izravno na stanici za punjenje.

Fizičar Viktor Krivchenko o obećavajućim tipovima baterija, temeljnim problemima u proizvodnji litijum-sumpornih izvora struje i prednostima post-litijum-ionskih baterija:

2. Kako napuniti telefon od buke okoline

Britanski su znanstvenici razvili telefon koji može primati naboj jednostavno od buke koja neprestano stoji. Tehnologija se temelji na piezoelektričnom učinku. Sami piezoelektrični nanogeneratori u izvjesnom su smislu dugo stvarali buku.

A sada su već stvoreni ovakvi specijalizirani generatori koji rade na pozadinskoj buci i generiraju električnu struju iz nje za punjenje malih baterija. U stvari, telefon se puni od buke koja je u svakom trenutku jednostavno dolazila na živce ljudima, a sada može donijeti opipljive koristi.

Istraživači su stvorili posebnu smjesu u koju je dodan cinkov oksid i jednostavno su premazali površinu uređaja ovom smjesom. Tako se ispostavila da je površina u potpunosti prekrivena piezoelektričnim nanorodima površina uređaja koji stvara energiju. Ovi nanorodi su vrlo osjetljivi na zvučne valove i savijaju se od čak vrlo slabog zvučnog pritiska.

Nanogeneratori transformišu ove oscilacije u električnu struju, čija je energija dovoljna za punjenje baterije.Osim pretvaranja zvučnih valova u buku, nanogeneratori rade i iz glasa koji zvuči tijekom razgovora, tako da samo razgovorom preko telefona korisnik već djelomično vraća napunjenost svoje baterije.

3. Povećajte kapacitet baterije čistim silicijem izvađenim iz pijeska

Na Sveučilištu Riverside, skupina istraživača, u potrazi za alternativnim pristupom litij-ionskim baterijama, odlučila je zamijeniti tradicionalni grafit običnim pijeskom. U početku su znanstvenici uočili problem brze razgradnje nanorazličenog silicija, koji je u industrijskim količinama također vrlo teško dobiti. Nakon toga, znanstvenici su odlučili pokušati koristiti uobičajeni raspoloživi pijesak.

Pijesak se lako čisti, a lako se nanosi u obliku praha. Pročišćeni pijesak se navlažio sa soli i magnezijem, a zatim zagrijavao radi uklanjanja kisika. Tako smo dobili čisti silicij porozne strukture, što nam je omogućilo trostruko povećanje kapaciteta elementa, kao i povećanje učinkovitosti njegove uporabe i povećanje radnog vijeka! Proizvodnja je jeftina i ekološka.

Baterije za pamuk, zrna kave i bombu:Karbonske baterije zamjenjuju litijske

4. Punite svoj pametni telefon u pokretu

Čak se i najobičnija odjeća može koristiti kao generator električne energije, nakon što ju je malo izmijenila, kažu istraživači sa Sveučilišta u Surreyu u Manor Parku (Engleska). Predlažu upotrebu takozvanih triboelektričnih nanogeneratora koji mogu pretvoriti energiju kretanja površine odjeće u električni naboj. Na taj način proizvedena električna energija može se akumulirati, a zatim prenijeti u običnu litij bateriju ili izravno napajati prijenosnim uređajem (uređajem za reprodukciju, telefonom itd.).

U osnovi, tehnologija triboelektričnih nanogeneratora nema praktičnih ograničenja, može se primijeniti čak i na zidovima kuća, na pločnicima za popločavanje, u krošnjama drveća i granama, u automobilskim gumama itd. - gdje god postoji vibracija ili trenje. Takav sustav omogućio bi korištenje energije pri kretanju bilo čega - punjenje baterija noćnih svjetala, naprava, segway-a i slično. Više o ovome:Nanogeneratori za punjenje prijenosnih uređaja

5. Prijenos energije na bateriju u obliku ultrazvuka

Ideja prijenosa električne energije "kroz zrak" nije nova. Ali zašto ne biste pokušali koristiti ultrazvuk u tu svrhu? Astrobiolog Meredith Perry predlaže ugradnju ultrazvučnih odašiljača u elemente interijera. Ultrazvuk određenog raspona ne čuju ljudi i životinje, pa se zvučni valovi mogu prilično sigurno poslati izravno na gadget, pružajući tako bežično punjenje.

Ploča debljine 5,5 mm služi kao odašiljač u takvom sustavu, koji se automatski uključuje samo ako je punjivi uređaj u zoni svog rada. Ultrazvučni energetski val usmjerava se u obliku fokusirane zrake, a prima ga ravna prijamnik montiran na punjivom uređaju. Za razliku od Wi-Fi-ja, uBeam sustav na ultrazvuku ne može prevladati zidove, ali energija se šalje vrlo koncentrirano.

Beskonačne životne baterije

Problem baterija bilo koje vrste je ograničen broj životnih ciklusa, to jest da se mogu puniti i prazniti ne neograničen broj puta. Bilo bi lijepo stvoriti bateriju koja se nikada ne može zamijeniti novom, već jednostavno napunite ako je potrebno, i učinite to onoliko puta koliko želite. Na kalifornijskom sveučilištu Irwin je stvorio gotovo ovako idealnu bateriju!

Istraživači su razvili bateriju koja se temelji na zlatnim nanožicama koja može izdržati do 200.000 ciklusa punjenja i pražnjenja bez smanjenja kapaciteta.Ožičenje tisućama puta tanji od kose omogućuje stvaranje ogromnih površina s dovoljno visokom vodljivošću. Nanovode su presvučene posebnom školjkom napravljenom od helij-elektrolita i manganovog dioksida, što je omogućilo postizanje krajnje otpornosti na razgradnju. Ova odluka danas se smatra jednom od najperspektivnijih.

7. Graphene otvara nove horizonte

Grabat je stvorio baterije temeljene na posebnom obliku ugljika - grafen, Danas su grafenske baterije najbolje dostupne na tržištu. Oni, primjerice, omogućuju vožnju električnog automobila 750 kilometara s jednim punjenjem.

U osnovi, takve se baterije mogu napuniti za nekoliko minuta i napuniti 30 puta intenzivnije od litijum-ionskih prethodnika. Već se takve baterije ugrađuju u bespilotne letjelice, osim toga one dobivaju na popularnosti u električnim vozilima i kao pogoni za kućne elektrane.

8. Pjene baterije obećavaju da će biti jeftine

Prieto inženjeri se oslanjaju na baterije čvrstog stanja stvorene tiskanjem i temeljene na bakrenoj pjeni s elektropolimeriziranim separatorom. Dakle, tvrtka planira stvoriti najsigurnije, najjeftinije, brzo punjenje i dugotrajne baterije, čija je gustoća napunjenosti 5 puta veća od modernih litijumskih baterija.

9. Natrij - natjecatelj litija

Natrij je jedan od najpristupačnijih kemijskih elemenata na planeti. Upravo iz natrija skupina znanstvenika iz Japana planira proizvesti novu vrstu baterija. Rijetki litij ovdje nije potreban, a kapacitet obećava da će biti 7 puta veći od tog!

Od 80-ih godina 19. stoljeća natrij se aktivno proučavao kao osnova energenata, a sada je koristeći sol i moderne tehnologije tehnički moguće napraviti natrijevo-ionsku bateriju dovoljno jeftinu. Međutim, očekuje se da će proći još nekoliko godina prije početka široke praktične primjene.

10. Vodik za punjenje naprava

Nedavno su se u prodaji pojavili potpuno neobični pametni punjači za mobilnu opremu pogonjenu vodikovim gorivom. Ovaj se proizvod naziva Upp. Vodik je siguran za okoliš, a tijekom punjenja s njim nastaje samo vodena para. Jedna vodikova ćelija dovoljna je za 5 punih punjenja prosječnog pametnog telefona. Trenutačno uređaj nije osobito potražen zbog visokih troškova, ali ideja se mnogima čini vrlo zanimljiva i obećavajuća.

Učinkoviti solarni paneli

5 neobičnih solarnih panela budućnosti

5 neobičnih dizajna vjetroelektrana

Korištenje energije gravitacije - kako je to moguće