Не сакате батерии направени од камења? Дали ни претстои нова револуција во областа на батериите на полнење? За сето ова денес.
Во целиот свет долго време се води трка за постигнување на максимална можна ефикасност на таканаречената зелена енергија. Обновливите извори на енергија кои не испуштаат стакленички гасови во атмосферата се иднината на нашата цивилизација, во која никој не се сомнева. Ова веќе не е само сон, туку потреба на денот. Научниците се повеќе го алармираат и не повикуваат да заштедиме електрична енергија и да се обидеме што поефикасно да ги користиме електричните уреди.
Исто така интересно: Преглед Motorola Работ 40: истиот „врв за парите“
Литиум-јонските батерии повеќе не се толку ефикасни
Повеќето уреди работат на батерии или батерии, од стари играчи на Walkman до најновите паметни телефони или електрични автомобили, базирани на литиум-јонски технологии (Li-ion). Тие се користат многу години во повеќето електрични апарати и технолошки уреди, иако не се многу енергетски ефикасни и издржливи. Дополнително, нивното отстранување со текот на времето станува вистински проблем за еколошката состојба на нашата средина.
Литиум-јонските батерии се поставени речиси насекаде, бидејќи се евтини и имаат високи перформанси. Бидејќи цената на овие батерии значително се намали во текот на изминатата деценија, тие стануваат најисплатлива алтернатива за долгорочна употреба, едноставно поради нивното големо изобилство. Денес, овие батерии постигнаа ниска цена и зголемена густина на енергија не преку технолошки откритија, туку преку едноставна и упорна инженерска оптимизација на методите, алатките и ефикасноста на производството.
Меѓутоа, со развојот на нови методи и технологии за производство на електрична енергија расте побарувачката за ефикасни методи за нејзино складирање. Во мал обем, нема проблеми со ова - решението се различните видови батерии и акумулатори, кои се очигледен елемент на реалноста како и самата електрична енергија.
Тие се користат за напојување на телефони, разни видови осветлување, некогаш биле потребни за користење батериски ламби или музички плеери, иако сето тоа сега се во нашите паметни телефони. Но, како ја складирате енергијата потребна за напојување на целото домаќинство? Излегува дека батериите можат да ни се најдат и во овој случај. Се разбира, не зборуваме за батерии од типот на популарни „прсти“ достапни во продавниците, туку за сосема нови уреди, кои сами по себе се возбудливи инженерски достигнувања.
Долго време е во тек истражување за развој на нови батерии кои можат да се натпреваруваат со литиум-јонските батерии во однос на перформансите, трошоците и издржливоста.
Многу од овие нови технологии не се сосема нови. Во суштина, тие работат слично како литиум-јонските батерии, но користат различни материјали. Еве некои од најинтересните примери на технологии кои наскоро би можеле да направат револуција во областа на складирање енергија.
Прочитајте исто така: 7 најкул употреби на ChatGPT
Батерии во цврста состојба
Овој тип на батерија, за разлика од другите, не користи течни или гел електролити, туку цврсти форми. Таквите електролити обично се во форма на керамика, стакло, полимери или сулфити. Батериите во цврста состојба се поефикасни бидејќи обезбедуваат повеќе енергија за истите димензии како нивните литиум-јонски колеги. Тие имаат голем потенцијал, особено на полето на напојување на електрични возила.
Батеријата во цврста состојба има потенцијал да ги реши повеќето проблеми наведени погоре со денешните литиум-јонски батерии. Стаклена батерија со цврста состојба може да има три пати поголема густина на енергија со користење на анода од алкален метал (литиум, натриум или калиум), што ја зголемува енергетската густина на катодата и обезбедува долг животен век. Цврст електролит се смета за незапалив или барем отпорен на самозапалување. Незапалливата природа на батериите во цврста состојба, исто така, го намалува ризикот од прегревање, дозволувајќи им на клетките да се пакуваат поцврсто, со што се зголемува флексибилноста на дизајнот и волуменската маса.
Големите надежи за овие батерии се поврзани со фактот дека тие можат да траат многу подолго. И ова е голем плус во денешниот свет.
Сепак, батериите во цврста состојба моментално се на ниско ниво на технолошка подготвеност и фундаменталните истражувања сè уште се во тек, предизвикувајќи несигурност и загриженост во врска со високата производна цена и приспособливост. Предизвикот е, исто така, да се воведат цврсти електролити во процес кој е компатибилен со современите производствени практики, кој не треба да влијае на издржливоста или цената на финалниот производ, а дополнително, да се додадат придобивки како што се подобра густина на енергија и моќност, зголемена безбедност, и поголема пропусност..
Прочитајте исто така: Го тестирав и интервјуирав четботот на Бинг
Литиум-сулфур батерии
Литиум-сулфурните (Li-S) батерии (да не се мешаат со „литиум-сулфур“ - овие вечни батерии се напојуваат од споровите на Украинците) почнаа да се развиваат и истражуваат од 60-тите години на минатиот век како ефикасен уред за складирање на енергија со помош на реверзибилни електрохемиски реакции. И покрај брзиот развој и комерцијализација на технологијата на литиум-јонски батерии (LIB), не е постигнат напредок за решавање на критичните технички предизвици со кои се соочуваат литиум-јонските батерии во наредните децении. Затоа, во 2000-тите, Li-S батериите повторно добија значителен интерес од програмерите поради нивните предности - ниската цена и високата теоретска специфична енергија. Овие индикатори се речиси 3 пати повисоки од карактеристиките на сегашните литиум-јонски батерии. Ниската цена и високата содржина на сулфур (т.е. активен катоден материјал) ги прави литиум-сулфурните батерии попривлечни од литиум-јонските батерии, имајќи го предвид фактот дека вторите користат критични материјали како што се кобалт и никел во производството на катоди.
И кај литиум-сулфурните батерии, катодата, која е една од двете електроди во батеријата, ќе биде направена од сулфур. Овој елемент е поизбалансиран од традиционалниот никел и кобалт. Таквите батерии се поефикасни од литиум-јонските батерии. Ова очигледно може да доведе до поголем опсег на автомобилите во кои ќе се користат. Можеме да кажеме дека големата предност на овие батерии е тоа што сулфурот е евтина и широко распространета суровина. Воедно, процесот на производство на ваквите батерии е многу сличен на оној што се користи за производство на литиум-јонски батерии, што значи дека истите уреди и производствени капацитети можат да се користат за нивно производство.
Друга предност на овие типови батерии е помалата количина на енергија потребна за нивно производство, за речиси 25%. Сите овие карактеристики можат да го направат производството на литиум-сулфурни батерии многу профитабилно.
Случувањата се веќе во полн ек. Компанијата Lyten постигна особено значаен успех во оваа област. Веќе има цела платформа за батерии LytCell EV. Компанијата вели дека нејзината батерија е поевтина и побезбедна од денешните литиум-јонски батерии и може да се користи во масовно произведени електрични возила произведени во САД до средината на оваа деценија.
Исто така интересно: Google Bard AI: Сè што треба да знаете
Железо-воздушни батерии
Овој тип на батерија работи врз основа на процесот на оксидација на железото со помош на воздух. Во процесот на полнење, оксидираните материи повторно се претвораат во железо во процес познат како обратна оксидација. Се очекува дека батериите од железо-воздух ќе станат широко распространети во блиска иднина, главно поради тоа што овозможуваат складирање на енергија речиси 25 пати подолго од литиум-јонските батерии.
Поради многу големите резерви и на железо и на воздух, таквите батерии секако би чинеле многу помалку. Според проценките, нивната цена може да биде пониска од постоечките батерии за околу 10 пати! За жал, ваквите батерии имаат еден значаен недостаток - поради бавната стапка на оксидација на железото, нивното полнење може да потрае долго време.
Почетокот Form Energy, кој се појави врз основа на познатиот Технолошки институт во Масачусетс (MIT), успешно развива батерии од железо-воздух. Батериите Form Energy, според програмерите, се десет пати поевтини од литиумот, а користат железо, кое го има во изобилство во светот. Во исто време, батериите со железо-воздух можат да траат подолго од литиумските батерии и се исто така побезбедни бидејќи не се запаливи.
Единствениот недостаток што се гледа во моментот е тоа што овие батерии бавно се полнат, што ги прави помалку остварлива опција од литиумските батерии, на пример во случај на лаптопи или паметни телефони. Од друга страна, тие се одлично решение за складирање енергија на ниво на националната електроенергетска мрежа, бидејќи можат да обезбедат 100 часа складирање на енергија, многу подолго од литиумските батерии, кои можат да траат и до шест часа. На овој начин тие можат да ја олеснат интеграцијата на големи соларни паркови и ветерни електрани.
Исто така интересно: Феноменот Bluesky: каква услуга и дали е долго време?
Батерии со кршен камен
Друг интересен пример за нов тип на батерии се оние кои складираат топлина наместо електрична енергија. На пример, израелската компанија Brenmiller Energy работи на користење на алтернативни материјали, како што се камења, за складирање на топлинска енергија. Од 2012 година, Brenmiller Energy користи кршен камен прво за производство, а потоа за складирање на топлинска енергија. Таквите технологии, пак, може да се користат за различни цели, на пример, во индустријата.
Интересно, идејата за користење на кршен камен за складирање на енергија не е сосема нова. НАСА, која има многу нови технологии, ги тестира технологиите за складирање на топлинска енергија уште од седумдесеттите години на минатиот век. За разлика од конвенционалните, батериите произведени од израелската компанија користат енергија за производство на пареа, топла вода или топол воздух. Бренмилер енерџи вели дека нејзината фабрика, наречена Темпо, ќе може да складира до 35 MWh енергија, произведувајќи до 14 тони пареа на час.
Ова е многу важно за израелската економија, каде што до 45 отсто од сите емисии поврзани со енергијата доаѓаат од секторот за индустриско греење. Овој проект треба да ги замени парните котли кои работат на традиционални фосилни горива.
Новите реалности бараат нови решенија. Појавата на нови типови на батерии ќе придонесе за развој на технологии во областа на заштеда на енергија. Можеби за неколку години вашиот лаптоп или паметен телефон повеќе нема да треба да се полни секој ден, бидејќи ќе работи еден месец, а можеби и една година, со едно полнење. А во исто време, новиот тип на батерија не само што ќе заштеди енергија, туку ќе придонесе и за зачувување на животната средина.
Исто така интересно: