Le 10 migliori tecnologie di batteria per caricare e conservare l'energia futura

tutto dispositivi digitali, come lettori, smartphone, registratori vocali e altri gadget indossabili, nonché auto elettriche, stanno diventando sempre più sofisticati nelle loro capacità. Le limitazioni sono imposte principalmente dalla quantità finita di energia immagazzinata nelle batterie.

Uno smartphone, ad esempio, funziona dopo la ricarica successiva per un massimo di 2 giorni. Adesso se batterie migliorare, renderli più capienti, quindi il lavoro su una singola carica potrebbe essere esteso più volte.

Tuttavia, gli smartphone, purtroppo, si stanno sviluppando negli ultimi 10 anni molto più velocemente rispetto al miglioramento della tecnologia delle batterie. Ma c'è speranza di miglioramento, perché la scienza non si ferma, e negli ultimi anni gli scienziati hanno iniziato a offrire nuove soluzioni molto interessanti. Possono essere chiamati tecnologia della batteria del futuro. Prestiamo attenzione ad alcuni di essi.

1. Caricare l'auto elettrica in 5 minuti e il telefono in 30 secondi

Nel 2022, la società israeliana StoreDot prevede di iniziare a produrre batterie per auto elettriche e gadget basati sulla tecnologia rivoluzionaria delle batterie al litio. La tecnologia consentirà ai veicoli elettrici di ripristinare l'autonomia di 500 chilometri in soli 5 minuti!

Di solito vogliono sostituire la grafite, solitamente utilizzata nelle batterie al litio, con una speciale miscela di metalloidi, tra cui silicio e alcuni materiali brevettati, che sono stati sintetizzati solo di recente nel laboratorio dell'azienda. Il processo di formazione della miscela è meno tossico e la quantità di cobalto nelle batterie sarà dimezzata. A proposito, le batterie saranno anche più sicure.

Anche il nome della società StoreDot contiene un accenno di minuscole molecole di peptidi bioorganici noti come nanodot, che aumentano la densità di carica e forniscono batterie basate su nuove tecnologie con assorbimento rapido e accumulo di energia.

Nel frattempo, gli scienziati devono ancora superare alcune difficoltà tecniche associate alla necessità di far passare una corrente molto grande durante la carica. Per questo, è necessario un sistema di raffreddamento più avanzato per cavi e connettori sia nel sistema dell'auto che direttamente nella stazione di ricarica.

Il fisico Viktor Krivchenko su promettenti tipi di batterie, problemi fondamentali nella produzione di fonti di corrente di litio-zolfo e vantaggi delle batterie post-litio:

2. Come ricaricare il telefono dal rumore ambientale

Gli scienziati britannici hanno sviluppato un telefono in grado di ricevere una carica semplicemente dal rumore costantemente in piedi intorno. La tecnologia si basa sull'effetto piezoelettrico. Gli stessi nanogeneratori piezoelettrici in un certo senso hanno fatto molto rumore per molto tempo.

E ora sono già stati creati generatori specializzati di questo tipo, che lavorano sul rumore di fondo e generano corrente elettrica da esso per caricare piccole batterie. In effetti, il telefono si sta caricando dal rumore, che in ogni momento ha semplicemente fatto innervosire le persone, e ora può portare benefici tangibili.

I ricercatori hanno creato una miscela speciale in cui è stato aggiunto ossido di zinco e hanno semplicemente rivestito la superficie del gadget con questa miscela. Pertanto, una superficie completamente coperta da nanorods piezoelettrici si è rivelata essere la superficie dell'apparato che genera energia. Questi nanorod sono molto sensibili alle onde sonore e si piegano anche da una pressione sonora molto debole.

I nanogeneratori trasformano queste oscillazioni in una corrente elettrica, la cui energia è sufficiente per caricare la batteria.Oltre a convertire le onde sonore del rumore, i nanogeneratori funzionano anche da una voce che suona durante una conversazione, in modo che solo parlando al telefono l'utente ripristini già parzialmente la carica della sua batteria.

3. Aumentare la capacità della batteria con silicio puro estratto dalla sabbia

Alla Riverside University, un gruppo di ricercatori, alla ricerca di un approccio alternativo alle batterie agli ioni di litio, ha deciso di sostituire la grafite tradizionale con la normale sabbia. Inizialmente, gli scienziati hanno notato il problema del rapido degrado del silicio nanosized, che è anche molto difficile da ottenere in quantità industriali. Successivamente, gli scienziati hanno deciso di provare a utilizzare la solita sabbia disponibile.

La sabbia è facile da pulire ed è facile da applicare in polvere. La sabbia purificata è stata bagnata con sale e magnesio, quindi riscaldata per rimuovere l'ossigeno. Quindi abbiamo ottenuto silicio puro di una struttura porosa, che ci ha permesso di aumentare di tre volte la capacità dell'elemento, nonché di aumentare l'efficienza del suo utilizzo e aumentare la durata! La produzione è economica e rispettosa dell'ambiente.

Batterie per cotone, chicchi di caffè e bombe:Le batterie al carbonio sostituiscono il litio

4. Carica il tuo smartphone in movimento

Anche i vestiti più ordinari possono essere usati come un generatore di energia elettrica, dopo averlo leggermente modificato, affermano i ricercatori dell'Università del Surrey a Manor Park (Inghilterra). Propongono l'uso dei cosiddetti nanogeneratori triboelettrici in grado di convertire l'energia del movimento superficiale degli indumenti in una carica elettrica. L'elettricità generata in questo modo può essere accumulata e quindi trasferita a una normale batteria al litio o direttamente alimentata da un dispositivo portatile (lettore, telefono, ecc.).

Fondamentalmente, la tecnologia dei nano-generatori triboelettrici non ha limiti pratici, può essere implementata anche nelle pareti delle case, nelle lastre di pavimentazione, nei tronchi e nei rami degli alberi, nelle gomme delle auto, ecc., Ovunque ci siano vibrazioni o attriti. Un tale sistema consentirebbe l'uso di energia dal movimento di qualsiasi cosa - per caricare le batterie di luci notturne, gadget, segway e simili. Maggiori informazioni su questo:Nanogeneratori per la ricarica di dispositivi portatili

5. Trasferire energia alla batteria sotto forma di ultrasuoni

L'idea di trasferire l'energia elettrica "attraverso l'aria" non è nuova. Ma perché non provare a utilizzare gli ultrasuoni per questo scopo? L'astrobiologo Meredith Perry propone di integrare i trasmettitori a ultrasuoni negli elementi interni. Gli ultrasuoni di un determinato intervallo non sono udibili da persone e animali, quindi le onde sonore possono essere inviate in modo abbastanza sicuro direttamente al gadget, fornendo così la ricarica wireless.

Una piastra spessa 5,5 mm funge da trasmettitore in tale sistema, che si accende automaticamente solo quando un gadget ricaricabile si trova nella zona di funzionamento. Un'onda di energia ad ultrasuoni è diretta sotto forma di un raggio focalizzato ed è ricevuta da un ricevitore piatto montato su un dispositivo ricaricabile. A differenza del Wi-Fi, il sistema uBeam sugli ultrasuoni non può superare i muri, ma l'energia viene inviata in modo molto concentrato.

Batterie a vita infinita

Il problema delle batterie di qualsiasi tipo è un numero limitato di cicli di vita, cioè possono essere caricate e scaricate non un numero infinito di volte. Sarebbe bello creare una batteria che non potrebbe mai essere sostituita con una nuova, ma ricaricare semplicemente quando necessario e farlo tutte le volte che vuoi. All'università della California, Irwin ha creato una batteria quasi ideale!

I ricercatori hanno sviluppato una batteria basata su nanofili d'oro in grado di resistere fino a 200.000 cicli di carica-scarica senza ridurre la capacità.Il cablaggio migliaia di volte più sottile dei capelli consente di creare enormi superfici con conduttività sufficientemente elevata. I nanofili sono rivestiti con uno speciale guscio in elettrolita di elio e biossido di manganese, che ha permesso di ottenere la massima resistenza al degrado. Questa decisione è considerata una delle più promettenti oggi.

7. Il grafene apre nuovi orizzonti

Grabat ha creato batterie basate su una forma speciale di carbonio - grafene. Oggi sono le batterie al grafene a essere le migliori disponibili sul mercato. Consentono, ad esempio, di guidare un'auto elettrica per 750 chilometri con una singola carica.

Fondamentalmente, tali batterie sono in grado di caricarsi in pochi minuti e dare una carica 30 volte più intensa rispetto ai predecessori agli ioni di litio. Già, tali batterie sono installate su veicoli aerei senza pilota, inoltre stanno guadagnando popolarità nei veicoli elettrici e come unità per le centrali elettriche domestiche.

8. Le batterie in schiuma promettono di essere economiche

Gli ingegneri Prieto si affidano a batterie allo stato solido create dalla stampa e basate su schiuma di rame con un separatore elettropolimerizzato. Pertanto, la società prevede di creare le batterie più sicure, economiche, a ricarica rapida e di lunga durata, la cui densità di carica sarà 5 volte superiore rispetto alle moderne batterie al litio.

9. Sodio - un concorrente al litio

Il sodio è uno degli elementi chimici più accessibili sul pianeta. È dal sodio che un gruppo di scienziati giapponesi prevede di produrre un nuovo tipo di batteria. Il litio raro non è necessario qui, e la capacità promette di essere 7 volte superiore a quella di esso!

Dagli anni '80 del XIX secolo, il sodio è stato attivamente studiato come base delle fonti energetiche e ora, usando il sale e le moderne tecnologie, è diventato tecnicamente possibile rendere una batteria agli ioni di sodio abbastanza economica. Tuttavia, si prevede che trascorreranno molti altri anni prima dell'inizio di una diffusa attuazione pratica.

10. Idrogeno per la ricarica di gadget

Recentemente sono comparsi in vendita caricatori intelligenti completamente insoliti per apparecchiature mobili alimentate a idrogeno. Questo prodotto si chiama Upp. L'idrogeno è sicuro per l'ambiente e durante la carica viene generato solo vapore acqueo. Una cella a idrogeno è sufficiente per 5 cariche complete di uno smartphone medio. Al momento, il dispositivo non è particolarmente richiesto a causa dell'elevato costo, ma l'idea sembra a molti molto interessante e promettente.

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