Cele mai bune 10 tehnologii ale bateriei pentru încărcarea și stocarea energiei viitoare

toate dispozitivele digitale, cum ar fi playerele, telefoanele inteligente, aparatele de înregistrare vocală și alte dispozitive de purtat, precum și mașinile electrice, devin din ce în ce mai sofisticate în capacitățile lor. Limitările sunt impuse în principal de cantitatea finită de energie stocată în baterii.

Un smartphone, de exemplu, funcționează după următoarea reîncărcare pentru maximum 2 zile. Acum dacă baterii îmbunătățiți-i, faceți-i mai capabili, apoi lucrul pe o singură taxă ar putea fi prelungit de mai multe ori.

Totuși, smartphone-urile, din păcate, se dezvoltă în ultimii 10 ani mult mai rapid decât îmbunătățirea tehnologiei bateriei. Există însă speranță de îmbunătățire, deoarece știința nu rămâne nemișcată, iar în ultimii ani, oamenii de știință au început să ofere soluții noi foarte interesante. Pot fi numite tehnologia bateriei din viitor. Să acordăm atenție unora dintre ele.

1. Încărcați mașina electrică în 5 minute și telefonul în 30 de secunde

În 2022, compania israeliană StoreDot intenționează să înceapă să producă baterii pentru mașini electrice și gadgeturi bazate pe tehnologia revoluționară a bateriilor cu litiu. Tehnologia va permite vehiculelor electrice să restaureze distanța de 500 de kilometri în doar 5 minute!

Ei doresc să înlocuiască grafitul, care este de obicei utilizat în bateriile cu litiu, cu un amestec special de metaloizi, inclusiv siliciu și unele materiale brevete, care au fost sintetizate recent în laboratorul companiei. Procesul de formare a amestecului este mai puțin toxic, iar cantitatea de cobalt din baterii va fi redusă la jumătate. Apropo, bateriile vor fi, de asemenea, mai sigure.

Chiar și numele companiei StoreDot conține un indiciu de mici molecule de peptide bioorganice cunoscute sub numele de nanodoturi, care cresc densitatea de stocare a încărcării și oferă baterii bazate pe tehnologie nouă cu absorbție rapidă și stocare de energie.

Între timp, oamenii de știință încă au depășit unele dificultăți tehnice asociate cu necesitatea de a trece un curent foarte mare în timpul încărcării. Pentru aceasta este nevoie de un sistem de răcire mai avansat pentru cabluri și conectori atât în ​​sistemul auto, cât și direct la stația de încărcare.

Fizicianul Viktor Krivchenko privind tipurile promițătoare de baterii, problemele fundamentale în producerea de surse de energie litiu-sulf și avantajele bateriilor post-litiu-ion:

2. Cum să vă reîncărcați telefonul de zgomotul ambiental

Oamenii de știință britanici au dezvoltat un telefon care poate primi o taxă pur și simplu din zgomotul care stă constant în jur. Tehnologia se bazează pe efectul piezoelectric. Nanogeneratorii piezoelectrici înșiși au făcut mult timp mult zgomot într-un anumit sens.

Și acum au fost deja create generatoare specializate de acest gen, care lucrează la zgomotul de fundal și generează curent electric din acesta pentru a încărca baterii mici. De fapt, telefonul se încarcă de zgomot, care pur și simplu a intrat pur și simplu pe nervii oamenilor, iar acum poate aduce beneficii tangibile.

Cercetătorii au creat un amestec special în care s-a adăugat oxid de zinc și au acoperit pur și simplu suprafața gadgetului cu acest amestec. Astfel, o suprafață complet acoperită de nanorode piezoelectrice s-a dovedit a fi suprafața aparatului generator de energie. Aceste nanorode sunt foarte sensibile la undele sonore și se îndoaie de la o presiune sonoră chiar foarte slabă.

Nanogeneratoarele transformă aceste oscilații într-un curent electric, a cărui energie este suficientă pentru a încărca bateria.Pe lângă conversia undelor sonore de zgomot, nanogeneratoarele funcționează și de la o voce care sună în timpul unei conversații, astfel încât doar vorbind la telefon, utilizatorul restabilește parțial încărcarea bateriei sale.

3. Creșteți capacitatea bateriei cu siliciu pur extras din nisip

La Riverside University, un grup de cercetători, în căutarea unei abordări alternative la bateriile cu ioni de litiu, a decis să înlocuiască grafitul tradițional cu nisipul obișnuit. Inițial, oamenii de știință au remarcat problema degradării rapide a silicului nanosizat, care este, de asemenea, foarte greu de obținut în cantități industriale. După aceea, oamenii de știință au decis să încerce să folosească nisipul obișnuit disponibil.

Nisipul este ușor de curățat și este ușor de aplicat sub formă de pulbere. Nisipul purificat a fost udat cu sare și magneziu, apoi încălzit pentru a elimina oxigenul. Astfel, am obținut siliciu pur cu o structură poroasă, ceea ce ne-a permis să creștem capacitatea elementului de trei ori, precum și să creștem eficiența utilizării acestuia și să creștem durata de funcționare! Producția este ieftină și ecologică.

Baterii pentru bumbac, boabe de cafea și bombă:Bateriile cu carbon înlocuiesc litiu

4. Încărcați-vă smartphone-ul din mers

Chiar și cele mai obișnuite haine pot fi folosite ca generator de energie electrică, modificându-l ușor, spun cercetătorii de la Universitatea Surrey din Manor Park (Anglia). Ei propun utilizarea așa-numitelor nanogeneratoare triboelectrice capabile să transforme energia mișcării de suprafață a îmbrăcămintei într-o sarcină electrică. Energia electrică generată în acest fel poate fi acumulată și apoi transferată la o baterie litiu obișnuită sau alimentată direct de un dispozitiv portabil (player, telefon etc.).

Fundamental, tehnologia nano-generatoarelor triboelectrice nu are limitări practice, ea poate fi implementată chiar și în pereții caselor, în plăci de pavaj, în trunchiuri și ramuri de copaci, în anvelope auto etc. - oriunde există vibrații sau frecare. Un astfel de sistem ar permite utilizarea energiei din mișcarea oricărui lucru - pentru a încărca bateriile de lumini de noapte, gadgeturi, segways și altele asemenea. Mai multe despre acest lucru:Nanogeneratoare pentru încărcarea dispozitivelor portabile

5. Transferați energia în baterie sub formă de ultrasunete

Ideea transferului de energie electrică „prin aer” nu este nouă. Dar de ce să nu încercați să utilizați ultrasunete în acest scop? Astrobiologul Meredith Perry propune să integreze emițătoare cu ultrasunete în elemente interioare. Ecografia dintr-un anumit interval nu este audibilă oamenilor și animalelor, astfel încât undele sonore pot fi trimise destul de sigur direct pe gadget, oferind astfel încărcare wireless.

O placă groasă de 5,5 mm servește ca transmițător într-un astfel de sistem, care este pornit automat numai atunci când un gadget reîncărcabil se află în zona de funcționare a acestuia. O undă cu energie ultrasonică este direcționată sub forma unui fascicul focalizat și este primită de un receptor plat montat pe un dispozitiv reîncărcabil. Spre deosebire de Wi-Fi, sistemul uBeam de la ultrasunete nu poate depăși pereții, dar energia este trimisă foarte concentrat.

Baterii de viață fără sfârșit

Problema bateriilor de orice tip este un număr limitat de cicluri de viață, adică pot fi încărcate și descărcate nu de mai multe ori. Ar fi frumos să creăm o baterie care nu ar putea fi înlocuită niciodată cu una nouă, ci pur și simplu reîncărcați când este necesar și faceți acest lucru de câte ori doriți. La Universitatea din California, Irwin a creat aproape o baterie atât de ideală!

Cercetătorii au dezvoltat o baterie bazată pe nanofire de aur, care poate rezista până la 200.000 de cicluri de descărcare a sarcinii, fără a reduce capacitatea.Cablarea de mii de ori mai subțire decât părul face posibilă crearea unor suprafețe uriașe cu o conductivitate suficient de ridicată. Nanowirele sunt acoperite cu o carcasă specială din electrolit de heliu și dioxid de mangan, ceea ce a făcut posibilă obținerea unei rezistențe finale la degradare. Această decizie este considerată una dintre cele mai promițătoare astăzi.

7. Grafenul deschide noi orizonturi

Grabat a creat baterii pe baza unei forme speciale de carbon - Grafenul. Astăzi, bateriile grafen sunt cele mai bune disponibile pe piață. Acestea permit, de exemplu, să conducă o mașină electrică de 750 de kilometri cu o singură încărcare.

În mod fundamental, astfel de baterii se pot încărca în câteva minute și pot oferi o încărcare de 30 de ori mai intensă decât predecesorii ion-litiu. Deja, astfel de baterii sunt instalate în vehicule aeriene fără pilot, în plus, câștigă popularitate în vehiculele electrice și ca unități pentru centralele electrice de acasă.

8. Bateriile cu spumă promit să fie ieftine

Inginerii Prieto se bazează pe baterii cu stare solidă create prin imprimare și pe bază de spumă de cupru cu un separator electropolimerizat. Astfel, compania intenționează să creeze cele mai sigure, ieftine, baterii cu încărcare rapidă și de lungă durată, densitatea de încărcare în care va fi de 5 ori mai mare decât bateriile cu litiu moderne.

9. Sodiu - un concurent la litiu

Sodiul este unul dintre cele mai accesibile elemente chimice de pe planetă. Din sodiu, un grup de oameni de știință din Japonia intenționează să producă un nou tip de baterie. Litiu rar nu este necesar aici, iar capacitatea promite să fie de 7 ori mai mare decât cea a acestuia!

Începând cu anii 80 ai secolului al XIX-lea, sodiul a fost studiat activ ca bază a surselor de energie, iar acum, folosind sare și tehnologii moderne, a devenit posibil din punct de vedere tehnic să facă o baterie ionică de sodiu destul de ieftină. Cu toate acestea, este de așteptat ca mai mulți ani să treacă înainte de începerea implementării practice pe scară largă.

10. Hidrogen pentru încărcarea dispozitivelor

Recent, au apărut la vânzare încărcătoare inteligente complet neobișnuite pentru echipamente mobile alimentate cu combustibil pe bază de hidrogen. Acest produs se numește Upp. Hidrogenul este sigur pentru mediu și, în timpul încărcării, se generează doar vapori de apă. O celulă de hidrogen este suficientă pentru 5 încărcări complete ale unui smartphone mediu. Momentan, dispozitivul nu are o cerere deosebită datorită costurilor mari, dar ideea pare a fi foarte interesantă și promițătoare.

Panouri solare de eficiență

5 panouri solare neobișnuite ale viitorului

5 proiecte neobișnuite de generatoare eoliene

Utilizarea energiei gravitaționale - cum este posibil