Toshdan yasalgan batareyalarni xohlamaysizmi? Bizni qayta zaryadlanuvchi batareyalar sohasida yangi inqilob kutmoqdami? Bularning barchasi haqida bugun.
Butun dunyoda uzoq vaqtdan beri yashil energiya deb ataladigan maksimal samaradorlikka erishish uchun poyga bor. Atmosferaga issiqxona gazlarini chiqarmaydigan qayta tiklanadigan energiya manbalari tsivilizatsiyamizning kelajagi bo'lib, bunga hech kim shubha qilmaydi. Bu endi shunchaki orzu emas, balki kunning talabi. Olimlar borgan sari ko‘proq signal chalib, bizni elektr energiyasini tejashga, elektr qurilmalaridan imkon qadar samarali foydalanishga harakat qilishga chaqirmoqda.
Shuningdek, qiziqarli: Ko‘rib chiqish Motorola Edge 40: xuddi shu "pul uchun top"
Lityum-ion batareyalar endi unchalik samarali emas
Aksariyat qurilmalar batareyada ishlaydi yoki batareyalar, eski Walkman pleyerlaridan tortib litiy-ion texnologiyalari (Li-ion) asosidagi eng yangi smartfonlar yoki elektromobillargacha. Ular ko'p yillar davomida elektr jihozlari va texnologik qurilmalarning ko'pchiligida qo'llanilgan, garchi ular juda energiya tejamkor va bardoshli emas. Bundan tashqari, vaqt o'tishi bilan ularni yo'q qilish bizning atrof-muhitning ekologik holati uchun haqiqiy muammoga aylanadi.
Lityum-ion batareyalar deyarli hamma joyda joylashtirilgan, chunki ular arzon va yuqori ishlashga ega. So'nggi o'n yil ichida ushbu batareyalarning narxi sezilarli darajada pasayganligi sababli, ular juda ko'pligi tufayli uzoq muddatli foydalanish uchun eng munosib alternativaga aylanmoqda. Bugungi kunda ushbu batareyalar texnologik yutuqlar orqali emas, balki ishlab chiqarish usullari, asboblari va samaradorligini oddiy va doimiy muhandislik optimallashtirish orqali arzon va energiya zichligini oshirishga erishdi.
Biroq, elektr energiyasini ishlab chiqarishning yangi usullari va texnologiyalari rivojlanishi bilan uni saqlashning samarali usullariga talab ortib bormoqda. Kichkina miqyosda bu bilan hech qanday muammo yo'q - yechim elektr energiyasining o'zi kabi haqiqatning aniq elementi bo'lgan har xil turdagi batareyalar va akkumulyatorlardir.
Ular telefonlarni, har xil turdagi yoritishni yoqish uchun ishlatilgan, ular bir vaqtlar chiroqlar yoki musiqa pleyerlarini ishlatish uchun kerak edi, garchi bularning barchasi hozir bizning smartfonlarimizda. Ammo butun uy xo'jaligini quvvatlantirish uchun zarur bo'lgan energiyani qanday saqlash kerak? Ma'lum bo'lishicha, bu holatda ham batareyalar qo'l kelishi mumkin. Albatta, biz do'konlarda mavjud bo'lgan mashhur "barmoqlar" turidagi batareyalar haqida emas, balki o'z-o'zidan hayajonli muhandislik yutuqlari bo'lgan mutlaqo yangi qurilmalar haqida gapiramiz.
Lityum-ion batareyalar bilan ishlash, narx va chidamlilik nuqtai nazaridan raqobatlasha oladigan yangi batareyalarni yaratish bo'yicha tadqiqotlar ancha vaqtdan beri davom etmoqda.
Ushbu yangi texnologiyalarning aksariyati mutlaqo yangi emas. Aslini olganda, ular lityum-ion batareyalarga o'xshash ishlaydi, lekin turli materiallardan foydalanadi. Tez orada energiyani saqlash sohasida inqilob qilishi mumkin bo'lgan texnologiyalarning eng qiziqarli misollari.
Shuningdek o'qing: ChatGPT-dan 7 ta ajoyib foydalanish
Qattiq holatdagi batareyalar
Ushbu turdagi batareyalar, boshqalardan farqli o'laroq, suyuq yoki jel elektrolitlarini ishlatmaydi, lekin qattiq shakllar. Bunday elektrolitlar odatda keramika, shisha, polimerlar yoki sulfitlar shaklida bo'ladi. Qattiq holatdagi batareyalar samaraliroq, chunki ular litiy-ionli hamkasblari bilan bir xil o'lchamlar uchun ko'proq energiya beradi. Ular, ayniqsa, elektromobillarni quvvatlantirish sohasida katta salohiyatga ega.
Qattiq holatdagi akkumulyator yuqorida sanab o'tilgan muammolarning aksariyatini bugungi lityum-ion batareyalar bilan hal qilish imkoniyatiga ega. Shisha qattiq holatdagi akkumulyator gidroksidi metall (litiy, natriy yoki kaliy) anodidan foydalangan holda energiya zichligidan uch barobar ko'p bo'lishi mumkin, bu katodning energiya zichligini oshiradi va uzoq umr ko'radi. Qattiq elektrolitlar yonmaydigan yoki hech bo'lmaganda o'z-o'zidan yonishga chidamli deb hisoblanadi. Qattiq holatdagi akkumulyatorlarning yonmaydigan tabiati, shuningdek, haddan tashqari qizib ketish xavfini kamaytiradi, bu esa hujayralarni yanada qattiqroq qadoqlash imkonini beradi va shu bilan dizaynning moslashuvchanligi va massa zichligini oshiradi.
Ushbu batareyalarga bo'lgan katta umidlar, ular ancha uzoq davom etishi mumkinligi bilan bog'liq. Va bu bugungi dunyoda katta ortiqcha.
Biroq, qattiq holatdagi batareyalar hozirda texnologik tayyorgarlikning past darajasida va fundamental tadqiqotlar hali ham davom etmoqda, bu esa noaniqlik va yuqori ishlab chiqarish xarajati va miqyosi bilan bog'liq tashvishlarni keltirib chiqarmoqda. Vazifa, shuningdek, qattiq elektrolitlarni zamonaviy ishlab chiqarish amaliyotiga mos keladigan, yakuniy mahsulotning chidamliligi yoki narxiga ta'sir qilmasligi kerak bo'lgan jarayonga joriy etish, shuningdek, yaxshi energiya va quvvat zichligi, xavfsizlikni oshirish va yuqori o'tkazuvchanlik kabi afzalliklarni qo'shishdir. ..
Shuningdek o'qing: Men Bing chatbotini sinab ko'rdim va intervyu oldim
Lityum-oltingugurtli batareyalar
Lityum-oltingugurtli (Li-S) batareyalar ("litiy-oltingugurt" bilan adashtirmaslik kerak - bu abadiy batareyalar ukrainaliklarning tortishuvlari bilan ta'minlangan) o'tgan asrning 60-yillaridan boshlab samarali qurilma sifatida ishlab chiqila boshlandi va o'rganila boshlandi. qaytariladigan elektrokimyoviy reaktsiyalar yordamida energiyani saqlash. Lityum-ion batareyalar (LIB) texnologiyasining jadal rivojlanishi va tijoratlashuviga qaramay, kelgusi o'n yilliklarda lityum-ion batareyalar oldida turgan muhim texnik muammolarni hal qilish uchun hech qanday muvaffaqiyatga erishilmadi. Shu sababli, 2000-yillarda Li-S batareyalari o'zlarining afzalliklari - arzon narxlardagi va yuqori nazariy o'ziga xos energiya tufayli ishlab chiqaruvchilar tomonidan katta qiziqish uyg'otdi. Ushbu ko'rsatkichlar hozirgi lityum-ion batareyalarning xususiyatlaridan deyarli 3 baravar yuqori. Oltingugurtning arzonligi va yuqori miqdori (ya'ni faol katod materiali) lityum-oltingugurtli batareyalarni lityum-ion batareyalarga qaraganda jozibador qiladi, chunki ular katod ishlab chiqarishda kobalt va nikel kabi muhim materiallardan foydalanadilar.
Lityum-oltingugurtli akkumulyatorlarda esa batareyadagi ikkita elektroddan biri bo'lgan katod oltingugurtdan tayyorlanadi. Ushbu element an'anaviy nikel va kobaltga qaraganda ancha muvozanatli. Bunday batareyalar lityum-ionli batareyalarga qaraganda samaraliroq. Bu, shubhasiz, ular qo'llaniladigan avtomobillarning uzoqroq assortimentiga olib kelishi mumkin. Aytishimiz mumkinki, bu akkumulyatorlarning katta afzalligi oltingugurtning arzon va keng tarqalgan xom ashyo hisoblanadi. Shu bilan birga, bunday batareyalarni ishlab chiqarish jarayoni lityum-ion batareyalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan jarayonga juda o'xshaydi, ya'ni ularni ishlab chiqarish uchun bir xil qurilmalar va ishlab chiqarish quvvatlaridan foydalanish mumkin.
Ushbu turdagi batareyalarning yana bir afzalligi - ularni ishlab chiqarish uchun zarur bo'lgan kamroq energiya miqdori, deyarli 25% ga. Bu xususiyatlarning barchasi lityum-oltingugurtli akkumulyatorlarni ishlab chiqarishni juda foydali qilishi mumkin.
Rivojlanishlar allaqachon qizg'in davom etmoqda. Lyten kompaniyasi bu sohada ayniqsa katta muvaffaqiyatlarga erishdi. U allaqachon LytCell EV batareya platformasiga ega. Kompaniyaning ta'kidlashicha, uning akkumulyatori bugungi litiy-ion batareyalarga qaraganda arzonroq va xavfsizroq va shu o'n yillikning o'rtalarida AQShda ishlab chiqarilgan ommaviy ishlab chiqarilgan elektr transport vositalarida qo'llanilishi mumkin.
Shuningdek, qiziqarli: Google Bard AI: bilishingiz kerak bo'lgan hamma narsa
Temir-havo batareyalari
Ushbu turdagi batareyalar havo yordamida temirni oksidlanish jarayoni asosida ishlaydi. Zaryadlash jarayonida oksidlangan moddalar teskari oksidlanish deb nomlanuvchi jarayonda yana temirga aylanadi. Temir-havo batareyalari yaqin kelajakda keng tarqalishi kutilmoqda, chunki ular lityum-ion batareyalarga qaraganda deyarli 25 baravar ko'proq energiya saqlash imkonini beradi.
Temir va havoning juda katta zaxiralari tufayli bunday batareyalar, albatta, ancha arzonga tushadi. Hisob-kitoblarga ko'ra, ularning narxi mavjud batareyalardan taxminan 10 baravar past bo'lishi mumkin! Afsuski, bunday batareyalar bitta muhim kamchilikka ega - temir oksidlanishining sekin tezligi tufayli ularni zaryadlash uzoq vaqt talab qilishi mumkin.
Mashhur Massachusets texnologiya instituti (MIT) negizida paydo bo'lgan startap Form Energy kompaniyasi temir-havo batareyalarini muvaffaqiyatli ishlab chiqmoqda. Form Energy batareyalari, ishlab chiquvchilarning fikriga ko'ra, litiydan o'n barobar arzonroq va ular dunyoda ko'p bo'lgan temirdan foydalanadilar. Shu bilan birga, temir-havo batareyalari lityum batareyalarga qaraganda uzoqroq xizmat qilishi mumkin va ular yonuvchan emasligi sababli ham xavfsizroqdir.
Ayni paytda ko'rinib turgan yagona kamchilik shundaki, bu batareyalar sekin zaryadlanadi, bu ularni lityum batareyalarga qaraganda kamroq qulay variantga aylantiradi, masalan, noutbuklar yoki smartfonlar uchun. Boshqa tomondan, ular milliy elektr tarmog'i darajasida energiyani saqlash uchun ajoyib echimdir, chunki ular olti soatgacha davom etishi mumkin bo'lgan lityum batareyalarga qaraganda 100 soat energiya saqlashni ta'minlaydi. Shu tarzda, ular keng ko'lamli quyosh parklari va shamol fermalarining integratsiyasini osonlashtirishi mumkin.
Shuningdek, qiziqarli: Bluesky fenomeni: qanday xizmat va bu uzoq vaqt davomida?
Ezilgan toshli batareyalar
Yangi turdagi akkumulyatorlarning yana bir qiziqarli misoli - elektr energiyasi o'rniga issiqlikni saqlaydigan batareyalar. Masalan, Isroilning Brenmiller Energy kompaniyasi issiqlik energiyasini saqlash uchun tosh kabi muqobil materiallardan foydalanish ustida ishlamoqda. 2012 yildan beri Brenmiller Energy ezilgan toshni avval ishlab chiqarish, keyin esa issiqlik energiyasini saqlash uchun ishlatadi. Bunday texnologiyalar, o'z navbatida, turli maqsadlarda, masalan, sanoatda qo'llanilishi mumkin.
Qizig'i shundaki, energiyani saqlash uchun maydalangan toshdan foydalanish g'oyasi mutlaqo yangi emas. Ko'plab yangi texnologiyalarga ega bo'lgan NASA o'tgan asrning 35-yillaridan beri issiqlik energiyasini saqlash texnologiyalarini sinovdan o'tkazmoqda. An'anaviy batareyalardan farqli o'laroq, Isroil kompaniyasi tomonidan ishlab chiqarilgan batareyalar bug ', issiq suv yoki issiq havo ishlab chiqarish uchun energiya sarflaydi. Brenmiller Energy kompaniyasi Tempo deb nomlangan zavodi soatiga 14 tonnagacha bug 'ishlab chiqarish bilan XNUMX MVt/soatgacha energiya to'plashi mumkinligini aytdi.
Bu Isroil iqtisodiyoti uchun juda muhim, bu erda energiya bilan bog'liq barcha chiqindilarning 45 foizi sanoat isitish sektoridan keladi. Ushbu loyiha an'anaviy fotoalbom yoqilg'ida ishlaydigan bug 'qozonlarini almashtirishdir.
Yangi voqeliklar yangi yechimlarni talab qiladi. Yangi turdagi akkumulyatorlarning paydo bo'lishi energiya tejash sohasidagi texnologiyalarni rivojlantirishga yordam beradi. Ehtimol, bir necha yil ichida noutbuk yoki smartfoningiz har kuni quvvatlanmaydi, chunki u bir zaryadda bir oy yoki hatto bir yil ishlaydi. Shu bilan birga, yangi turdagi akkumulyator nafaqat energiyani tejash, balki atrof-muhitni asrashga ham hissa qo‘shadi.
Shuningdek, qiziqarli: