10 geriausių akumuliatorių technologijų, skirtų įkrauti ir kaupti būsimą energiją

Visi Skaitmeniniai įrenginiai, tokie kaip grotuvai, išmanieji telefonai, diktofonai ir kiti nešiojami įtaisai, taip pat elektriniai automobiliai, vis labiau tobulinami. Apribojimus daugiausia lemia ribotas energijos kiekis akumuliatoriuose.

Pvz., Išmanusis telefonas veikia po kito įkrovimo ne ilgiau kaip 2 dienas. Dabar jei baterijos patobulinkite, padarykite juos talpesnius, tada darbas vienu įkrovimu galėtų būti pratęstas daugybę kartų.

Tačiau išmanieji telefonai, deja, per pastaruosius 10 metų vystosi daug greičiau nei tobulinant akumuliatorių technologijas. Tačiau yra vilties tobulėti, nes mokslas nestovi vietoje, o pastaraisiais metais mokslininkai pradėjo siūlyti labai įdomius naujus sprendimus. Jie gali būti vadinami ateities akumuliatorių technologijomis. Atkreipkime dėmesį į kai kuriuos iš jų.

1. Įkraukite elektromobilį per 5 minutes, o telefoną - per 30 sekundžių

2022 m. Izraelio įmonė StoreDot planuoja pradėti gaminti elektromobilių akumuliatorius ir prietaisus, pagrįstus revoliucine ličio akumuliatorių technologija. Ši technologija leis elektromobiliams vos per 5 minutes atkurti 500 kilometrų atstumą!

Jie nori pakeisti grafitą, paprastai naudojamą ličio baterijose, specialiu metaloidų mišiniu, įskaitant silicį ir kai kurias patentuotas medžiagas, kurie tik neseniai buvo susintetinti įmonės laboratorijoje. Mišinio formavimo procesas yra mažiau toksiškas, o kobalto kiekis baterijose sumažės perpus. Beje, baterijos taip pat bus saugesnės.

Net bendrovės pavadinime „StoreDot“ yra užuomina į mažas bioorganinių peptidų molekules, žinomas kaip nanodotai, kurios padidina įkrovos laikymo tankį ir suteikia baterijas, pagrįstas naujomis technologijomis, greitai absorbuojančiomis ir kaupiančiomis energiją.

Tuo tarpu mokslininkai dar turi įveikti kai kuriuos techninius sunkumus, susijusius su poreikiu kraunant praleisti labai didelę srovę. Tam reikalinga pažangesnė kabelių ir jungčių aušinimo sistema tiek automobilio sistemoje, tiek tiesiai įkrovimo stotyje.

Fizikas Viktoras Krivchenko apie perspektyvius akumuliatorių tipus, esmines ličio-sieros energijos šaltinių gamybos problemas ir post-ličio jonų akumuliatorių pranašumus:

2. Kaip įkrauti telefoną nuo aplinkos triukšmo

Didžiosios Britanijos mokslininkai sukūrė telefoną, kuris gali imti mokestį tiesiog iš aplink nuolat stovėjusio triukšmo. Technologija pagrįsta pjezoelektriniu efektu. Patys pjezoelektriniai nanogeneratoriai tam tikra prasme ilgą laiką padarė daug triukšmo.

Ir dabar jau yra sukurti specialūs tokio tipo generatoriai, kurie dirba su foniniu triukšmu ir generuoja iš jo elektros srovę, kad įkrautų mažas baterijas. Tiesą sakant, telefonas įkraunamas nuo triukšmo, kuris visais laikais tiesiog patekdavo į žmonių nervus, ir dabar jis gali duoti apčiuopiamos naudos.

Tyrėjai sukūrė specialų mišinį, kuriame buvo pridėta cinko oksido, ir šiuo mišiniu tiesiog padengė įtaiso paviršių. Taigi paviršius, visiškai padengtas pjezoelektriniais nanodais, pasirodė esąs energiją generuojančio aparato paviršius. Šie nanorodai yra labai jautrūs garso bangoms ir lenkiasi net nuo labai silpno garso slėgio.

Nanogeneratoriai šiuos virpesius paverčia elektros srove, kurios energijos pakanka akumuliatoriui įkrauti.Nanogeneratoriai ne tik konvertuoja triukšmo garso bangas, bet ir iš balso, kuris skamba pokalbio metu, kad vartotojas, kalbėdamas tik telefonu, iš dalies atkuria akumuliatoriaus įkrovą.

3. Padidinkite akumuliatoriaus talpą naudodami gryną silicį, išgautą iš smėlio

Riverside universiteto tyrėjų grupė, ieškodama alternatyvaus požiūrio į ličio jonų akumuliatorius, nusprendė tradicinį grafitą pakeisti paprastu smėliu. Iš pradžių mokslininkai atkreipė dėmesį į greito nanosizuoto silicio skaidymo problemą, kurią taip pat labai sunku gauti pramoniniais kiekiais. Po to mokslininkai nusprendė pabandyti naudoti įprastą turimą smėlį.

Smėlį lengva valyti, jį lengva tepti miltelių pavidalu. Išgrynintas smėlis buvo sudrėkintas druska ir magniu, tada pašildytas, kad būtų pašalintas deguonis. Taigi mes gavome gryną porėtos struktūros silicį, kuris leido mums tris kartus padidinti elemento talpą, taip pat padidinti jo naudojimo efektyvumą ir padidinti tarnavimo laiką! Gamyba yra nebrangi ir ekologiška.

Medvilnės, kavos pupelių ir bombos akumuliatoriai:Anglies akumuliatoriai pakeičia ličio

4. Įkraukite savo išmanųjį telefoną keliaudami

Net paprasčiausius drabužius galima naudoti kaip elektros energijos generatorių, šiek tiek jį modifikavus, sako tyrėjai iš Surėjaus universiteto Manor parke (Anglija). Jie siūlo naudoti vadinamuosius triboelektrinius nanogeneratorius, galinčius drabužių paviršiaus judėjimo energiją paversti elektros krūviu. Tokiu būdu pagamintą elektrą galima kaupti ir perduoti į įprastą ličio bateriją arba tiesiogiai maitinti nešiojamu įrenginiu (grotuvu, telefonu ir kt.).

Iš esmės triboelektrinių nanogeneratorių technologija neturi praktinių apribojimų, ji gali būti įgyvendinama net namų sienose, grindinio plokštėse, medžių kamienuose ir šakose, automobilių padangose ​​ir kt. - visur, kur yra vibracija ar trintis. Tokia sistema leistų sunaudoti bet kokio judesio energiją - įkrauti naktinių žibintų, prietaisų, segmentų ir panašius elementus. Daugiau apie tai:Nanogeneratoriai nešiojamiesiems įrenginiams krauti

5. Perkelkite energiją į bateriją ultragarsu

Idėja perduoti elektros energiją „oru“ nėra nauja. Bet kodėl nepabandžius šiuo tikslu naudoti ultragarsą? Astrobiologas Meredith Perry siūlo ultragarso siųstuvus integruoti į interjero elementus. Tam tikro diapazono ultragarsas nėra girdimas žmonėms ir gyvūnams, todėl garso bangos gali būti gana saugiai siunčiamos tiesiai į prietaisą, tokiu būdu užtikrinant belaidį įkrovimą.

5,5 mm storio plokštė tokioje sistemoje tarnauja kaip siųstuvas, kuris automatiškai įjungiamas tik tada, kai įkraunamas prietaisas yra jo veikimo zonoje. Ultragarsinė energijos banga nukreipta fokusuoto pluošto pavidalu ir gaunama plokščiu imtuvu, pritvirtintu prie įkraunamo prietaiso. Skirtingai nei „Wi-Fi“, ultragarsu „uBeam“ sistema negali peržengti sienų, tačiau energija siunčiama labai koncentruotai.

Begalinės gyvenimo baterijos

Bet kokio tipo akumuliatorių problema yra ribotas gyvavimo ciklų skaičius, ty jie gali būti įkraunami ir iškraunami neribotą skaičių kartų. Būtų puiku sukurti akumuliatorių, kurio niekada nepavyktų pakeisti nauju, o prireikus tiesiog įkrauti ir tai padaryti tiek kartų, kiek norite. Kalifornijos universitete Irwinas sukūrė beveik tokią idealią bateriją!

Tyrėjai sukūrė akumuliatorių, kurio pagrindą sudaro auksiniai nanolaidai ir kurie gali atlaikyti iki 200 000 įkrovimo-iškrovimo ciklų, nemažindami talpos.Tūkstančius kartų plonesni nei plaukai laidai leidžia sukurti didžiulius paviršiaus plotus, turinčius pakankamai aukštą laidumą. Nanowires yra padengtos specialiu apvalkalu, pagamintu iš helio elektrolito ir mangano dioksido, kuris leido gauti maksimalų atsparumą skilimui. Šis sprendimas šiandien laikomas vienu perspektyviausių.

7. Grafenas atveria naujus horizontus

„Grabat“ sukūrė baterijas, kurių pagrindą sudaro ypatinga anglies forma - grafenas. Šiandien grafeno baterijos yra geriausios rinkoje. Jie, pavyzdžiui, leidžia vienu įkrovimu nuvažiuoti elektromobilį 750 kilometrų.

Iš esmės tokios baterijos gali įkrauti per kelias minutes ir suteikti 30 kartų stipresnį įkrovimą nei ličio jonų pirmtakai. Jau tokios baterijos montuojamos nepilotuojamuose orlaiviuose, be to, jos populiarėja elektrinėse transporto priemonėse ir kaip namų elektrinių pavaros.

8. Putų baterijos žada būti pigios

„Prieto“ inžinieriai pasikliauja kietojo kūno baterijomis, sukurtomis spausdinant, ir vario putplasčio pagrindu su elektropolimerizuotu separatoriumi. Taigi bendrovė planuoja sukurti saugiausias, pigiausias, greičiausiai įkraunamas ir ilgalaikes baterijas, kurių įkrovos tankis bus 5 kartus didesnis nei šiuolaikinių ličio baterijų.

9. Natris - ličio konkurentas

Natris yra vienas iš labiausiai prieinamų cheminių elementų planetoje. Būtent iš natrio mokslininkų grupė iš Japonijos planuoja gaminti naujo tipo baterijas. Retas ličio čia nereikia, o talpa žada būti 7 kartus didesnė nei jo!

Nuo XIX amžiaus 80-ųjų natris buvo aktyviai tiriamas kaip energijos šaltinis, o dabar, naudojant druską ir šiuolaikines technologijas, tapo įmanoma natrio jonų akumuliatorių padaryti pakankamai pigų. Tačiau tikimasi, kad dar keleri metai praeis iki plataus praktinio įgyvendinimo pradžios.

10. Vandenilis prietaisų įkrovimui

Neseniai prekyboje pasirodė visiškai neįprasti mobiliųjų įrenginių, naudojamų vandenilio kuru, išmanieji įkrovikliai. Šis produktas vadinamas Upp. Vandenilis yra saugus aplinkai, o įkrovimo metu susidaro tik vandens garai. Vienos vandenilio kameros užtenka 5 pilniems vidutinio išmaniojo telefono įkrovimams. Šiuo metu įrenginys nėra ypač paklausus dėl didelių išlaidų, tačiau idėja daugeliui atrodo labai įdomi ir perspektyvi.

Efektyvumo saulės kolektoriai

5 neįprastos ateities saulės baterijos

5 neįprasti vėjo generatorių projektai

Naudojant gravitacijos energiją - kaip tai įmanoma