De 10 beste batterijtechnologieën voor het opladen en opslaan van toekomstige energie

alle digitale apparaten, zoals spelers, smartphones, spraakrecorders en andere draagbare gadgets, evenals elektrische auto's, worden steeds geavanceerder in hun mogelijkheden. Beperkingen worden voornamelijk opgelegd door de eindige hoeveelheid energie die in de batterijen is opgeslagen.

Een smartphone werkt bijvoorbeeld na de volgende oplaadbeurt maximaal 2 dagen. Nu als batterijen verbeteren, ze ruimer maken en dan aan een enkele lading werken kan vele malen worden verlengd.

Helaas ontwikkelen smartphones zich de afgelopen 10 jaar veel sneller dan het verbeteren van de batterijtechnologie. Maar er is hoop op verbetering, omdat de wetenschap niet stilstaat en wetenschappers de afgelopen jaren zeer interessante nieuwe oplossingen zijn gaan aanbieden. Ze kunnen de batterijtechnologie van de toekomst worden genoemd. Laten we op enkele van hen letten.

1. Laad de elektrische auto in 5 minuten op en de telefoon in 30 seconden

In 2022 is het Israëlische bedrijf StoreDot van plan om batterijen te gaan produceren voor elektrische auto's en gadgets op basis van de revolutionaire technologie van lithiumbatterijen. Met deze technologie kunnen elektrische voertuigen het bereik van 500 kilometer in slechts 5 minuten herstellen!

Ze willen grafiet, dat meestal in lithiumbatterijen wordt gebruikt, vervangen door een speciaal mengsel van metalloïden, waaronder silicium en sommige gepatenteerde materialen, die pas onlangs in het laboratorium van het bedrijf zijn gesynthetiseerd. Het proces van het vormen van het mengsel is minder giftig en de hoeveelheid kobalt in de batterijen wordt gehalveerd. Overigens zijn de batterijen ook veiliger.

Zelfs de naam van het bedrijf StoreDot bevat een hint van kleine bio-organische peptidemoleculen bekend als nanodots, die de dichtheid van de ladingopslag verhogen en batterijen bieden op basis van nieuwe technologie met snelle absorptie en energieopslag.

Ondertussen moeten wetenschappers nog enkele technische problemen overwinnen die verband houden met de noodzaak om tijdens het laden een zeer grote stroom door te laten. Hiervoor is een geavanceerder koelsysteem voor kabels en connectoren nodig, zowel in het autosysteem als direct bij het laadstation.

Natuurkundige Viktor Krivchenko over veelbelovende soorten batterijen, fundamentele problemen bij de productie van lithium-zwavel-energiebronnen en de voordelen van post-lithium-ionbatterijen:

2. Hoe uw telefoon op te laden tegen omgevingsgeluid

Britse wetenschappers hebben een telefoon ontwikkeld die eenvoudig kan worden opgeladen door het geluid dat constant rondloopt. De technologie is gebaseerd op het piëzo-elektrische effect. Piëzo-elektrische nanogeneratoren zelf hebben in zekere zin al lange tijd veel lawaai gemaakt.

En nu zijn dergelijke gespecialiseerde generatoren al gemaakt, die werken aan achtergrondgeluid en daaruit elektrische stroom genereren om kleine batterijen op te laden. In feite wordt de telefoon opgeladen door ruis, die te allen tijde gewoon op de zenuwen van mensen werkt, en nu kan het tastbare voordelen opleveren.

Onderzoekers creëerden een speciaal mengsel waarin zinkoxide werd toegevoegd en bedekten eenvoudig het oppervlak van de gadget met dit mengsel. Aldus bleek een oppervlak volledig bedekt door piëzo-elektrische nanostaafjes het oppervlak van het apparaat te zijn dat energie opwekt. Deze nanostaafjes zijn zeer gevoelig voor geluidsgolven en buigen door blootstelling aan zelfs zeer zwakke geluidsdruk.

Nanogeneratoren transformeren deze oscillaties in een elektrische stroom, waarvan de energie voldoende is om de batterij op te laden.Naast het omzetten van geluidsgolven, werken nanogenerators ook vanuit de stem die tijdens een gesprek klinkt, zodat de gebruiker al door de telefoon te gebruiken al gedeeltelijk de lading van zijn batterij herstelt.

3. Vergroot de batterijcapaciteit met puur silicium dat uit zand wordt gewonnen

Aan de Riverside University besloot een groep onderzoekers, op zoek naar een alternatieve benadering voor lithium-ionbatterijen, traditioneel grafiet te vervangen door gewoon zand. Aanvankelijk merkten wetenschappers het probleem op van de snelle afbraak van silicium met nanogrootte, dat ook in industriële hoeveelheden zeer moeilijk te verkrijgen is. Daarna besloten de wetenschappers het gebruikelijke beschikbare zand te gebruiken.

Zand is gemakkelijk schoon te maken en het is gemakkelijk aan te brengen in poedervorm. Het gezuiverde zand werd bevochtigd met zout en magnesium en vervolgens verwarmd om zuurstof te verwijderen. We hebben dus puur silicium met een poreuze structuur, waardoor we de capaciteit van het element drievoudig konden vergroten, evenals de efficiëntie van het gebruik en de levensduur! Productie is goedkoop en milieuvriendelijk.

Batterijen voor katoen, koffiebonen en bom:Koolstofbatterijen vervangen lithium

4. Laad uw smartphone onderweg op

Zelfs de meest gewone kleding kan worden gebruikt als een elektrische stroomgenerator, na iets te hebben aangepast, zeggen onderzoekers van de Universiteit van Surrey in Manor Park (Engeland). Ze stellen het gebruik van de zogenaamde tribo-elektrische nanogeneratoren voor die de energie van de oppervlaktebeweging van kleding in een elektrische lading kunnen omzetten. De op deze manier opgewekte elektriciteit kan worden opgeslagen en vervolgens worden overgedragen naar een normale lithiumbatterij of rechtstreeks worden gevoed door een draagbaar apparaat (speler, telefoon, enz.).

Fundamenteel heeft de technologie van tribo-elektrische nanogeneratoren geen praktische beperkingen, het kan zelfs worden toegepast in de muren van huizen, in straatstenen, in boomstammen en takken, in autobanden, enz. - waar trillingen of wrijving zijn. Een dergelijk systeem zou het gebruik van energie uit de beweging van iets mogelijk maken - om de batterijen van nachtlichten, gadgets, segways en dergelijke op te laden. Meer hierover:Nanogenerators voor het opladen van draagbare apparaten

5. Breng energie over naar de batterij in de vorm van echografie

Het idee om elektrische energie "door de lucht" over te brengen is niet nieuw. Maar waarom zou u niet voor dit doel echografie proberen te gebruiken? Astrobioloog Meredith Perry stelt voor om ultrasone zenders in interieurelementen te integreren. Echografie van een bepaald bereik is niet hoorbaar voor mensen en dieren, dus geluidsgolven kunnen vrij veilig rechtstreeks naar de gadget worden verzonden, waardoor draadloos opladen mogelijk is.

Een 5,5 mm dikke plaat dient als een zender in een dergelijk systeem, dat automatisch alleen wordt ingeschakeld wanneer een oplaadbare gadget zich in de werkingszone bevindt. Een ultrasone energiegolf wordt gericht in de vorm van een gefocusseerde straal en wordt ontvangen door een platte ontvanger die op een oplaadbare inrichting is gemonteerd. In tegenstelling tot Wi-Fi kan het uBeam-systeem op echografie geen muren overwinnen, maar de energie wordt zeer geconcentreerd verzonden.

Batterijen voor eindeloze levensduur

Het probleem van alle soorten batterijen is een beperkt aantal levenscycli, dat wil zeggen dat ze niet onbeperkt kunnen worden opgeladen en ontladen. Het zou leuk zijn om een ​​batterij te maken die nooit door een nieuwe kan worden vervangen, maar gewoon oplaadt wanneer dat nodig is, en doe dit zo vaak als je wilt. Aan de Universiteit van Californië heeft Irwin bijna zo'n ideale batterij gemaakt!

Onderzoekers hebben een batterij ontwikkeld op basis van gouden nanodraden die bestand is tegen 200.000 laad-ontlaadcycli zonder de capaciteit te verminderen.Door duizenden keren dunner te bedraden dan haar, kunnen enorme oppervlakken met voldoende hoge geleidbaarheid worden gecreëerd. Nanodraden zijn gecoat met een speciale schaal gemaakt van heliumelektrolyt en mangaandioxide, waardoor de ultieme weerstand tegen afbraak werd verkregen. Deze beslissing wordt vandaag als een van de meest veelbelovende beschouwd.

7. Grafeen opent nieuwe horizonten

Grabat heeft batterijen gemaakt op basis van een speciale vorm van koolstof - grafeen. Tegenwoordig zijn het grafeenbatterijen die de beste op de markt zijn. Ze laten bijvoorbeeld toe om een ​​elektrische auto 750 kilometer te rijden met een enkele lading.

Fundamenteel kunnen dergelijke batterijen in enkele minuten worden opgeladen en 30 keer intensiever worden opgeladen dan voorgangers van lithium-ionen. Zulke batterijen worden al in onbemande luchtvaartuigen geïnstalleerd en worden bovendien steeds populairder in elektrische voertuigen en als aandrijvingen voor thuiscentrales.

8. Schuimbatterijen beloven goedkoop te zijn

De ingenieurs van Prieto vertrouwen op solid-state batterijen gemaakt door bedrukking en op basis van koperschuim met een geëlektropolymeriseerde scheider. Daarom is het bedrijf van plan om de veiligste, goedkoopste, snelladende en duurzame batterijen te maken, waarvan de laaddichtheid 5 keer hoger zal zijn dan die van moderne lithiumbatterijen.

9. Natrium - een concurrent van lithium

Natrium is een van de meest toegankelijke chemische elementen op de planeet. Het is van natrium dat een groep wetenschappers uit Japan van plan is om een ​​nieuw type batterij te produceren. Zeldzaam lithium is hier niet nodig en de capaciteit belooft 7 keer hoger te zijn dan die ervan!

Sinds de jaren 80 van de 19e eeuw is natrium actief bestudeerd als basis voor energiebronnen en nu is het met behulp van zout en moderne technologieën technisch mogelijk geworden om een ​​natriumionbatterij goedkoop genoeg te maken. Verwacht wordt echter dat nog enkele jaren zullen verstrijken voordat een brede praktische implementatie begint.

10. Waterstof voor het opladen van gadgets

Onlangs zijn er volledig ongebruikelijke slimme opladers voor mobiele apparatuur op waterstof verschenen. Dit product heet Upp. Waterstof is veilig voor het milieu en tijdens het laden wordt alleen waterdamp gegenereerd. Eén waterstofcel is voldoende voor 5 volledige ladingen van een gemiddelde smartphone. Op dit moment is het apparaat niet bijzonder in trek vanwege de hoge kosten, maar het idee lijkt te veel zeer interessant en veelbelovend.

Efficiëntie Zonnepanelen

5 ongebruikelijke zonnepanelen van de toekomst

5 ongewone ontwerpen van windgenerators

De zwaartekracht gebruiken - hoe is het mogelijk?