De 10 beste batteriteknologiene for lading og lagring av fremtidig energi

alt digitale enheter, for eksempel spillere, smarttelefoner, stemmeopptakere og andre bærbare dingser, så vel som elbiler, blir stadig mer sofistikerte i sine evner. Begrensninger pålegges hovedsakelig av den endelige mengden energi som er lagret i batteriene.

En smarttelefon fungerer for eksempel etter neste lading i maksimalt 2 dager. Nå hvis batterier forbedres, gjør dem mer romslige, og arbeidet med en enkelt lading kan utvides mange ganger.

Smarttelefoner utvikler seg dessverre de siste 10 årene mye raskere enn å forbedre batteriteknologien. Men det er håp om forbedring, fordi vitenskapen ikke står stille, og de siste årene har forskere begynt å tilby veldig interessante nye løsninger. De kan kalles fremtidens batteriteknologi. La oss ta hensyn til noen av dem.

1. Lad elbilen på 5 minutter og telefonen på 30 sekunder

I 2022 planlegger det israelske selskapet StoreDot å begynne å produsere batterier til elbiler og dingser basert på den revolusjonerende teknologien til litiumbatterier. Teknologien lar elektriske kjøretøy gjenopprette rekkevidden på 500 kilometer på bare 5 minutter!

De ønsker å erstatte grafitt, vanligvis brukt i litiumbatterier, med en spesiell blanding av metalloider, inkludert silisium og noen patenterte materialer, som bare nylig er blitt syntetisert i selskapets laboratorium. Prosessen med å danne blandingen er mindre giftig, og mengden kobolt i batteriene vil bli halvert. Forresten, batteriene vil også være tryggere.

Til og med navnet på selskapet StoreDot inneholder et snev av bittesmå bioorganiske peptidmolekyler kjent som nanodoter, som øker ladet lagringstetthet og gir batterier basert på ny teknologi med rask absorpsjon og energilagring.

I mellomtiden har forskere ennå ikke klart å overvinne noen tekniske vanskeligheter knyttet til behovet for å føre en veldig stor strøm under lading. For dette trengs et mer avansert kjølesystem for kabler og kontakter både i bilsystemet og direkte på ladestasjonen.

Fysiker Viktor Krivchenko om lovende typer batterier, grunnleggende problemer i produksjonen av litium-svovelstrømkilder og fordelene med post-litiumbatterier:

2. Slik lader du telefonen fra omgivelsesstøy

Britiske forskere har utviklet en telefon som kan motta en kostnad bare fra støyen som hele tiden står rundt. Teknologien er basert på den piezoelektriske effekten. Piezoelektriske nanogeneratorer har i en viss forstand gjort mye støy i lang tid.

Og nå er det allerede opprettet spesialiserte generatorer av denne typen som jobber med bakgrunnsstøy og genererer elektrisk strøm fra den for å lade små batterier. Faktisk lader telefonen fra støy, som til enhver tid rett og slett gikk på folks nerver, og nå kan den gi konkrete fordeler.

Forskere opprettet en spesiell blanding der sinkoksid ble tilsatt, og ganske enkelt dekket overflaten til dingsen med denne blandingen. Således viste en overflate fullstendig dekket av piezoelektriske nanoroder å være overflaten til apparatet som genererer energi. Disse nanorodene er veldig følsomme for lydbølger og bøyes fra til og med veldig svakt lydtrykk.

Nanogeneratorer forvandler disse svingningene til en elektrisk strøm, hvis energi er nok til å lade batteriet.I tillegg til å konvertere lydbølger av støy, fungerer nanogeneratorer også fra en stemme som høres under en samtale, slik at brukeren bare gjenoppretter ladingen på batteriet bare ved å snakke i telefonen.

3. Øk batterikapasiteten med rent silisium utvunnet fra sand

Ved Riverside University bestemte en gruppe forskere seg for å erstatte tradisjonell grafitt med vanlig sand på leting etter en alternativ tilnærming til litium-ion-batterier. Opprinnelig bemerket forskere problemet med den raske nedbrytningen av nanosisert silisium, som også er svært vanskelig å få til i industrielle mengder. Etter det bestemte forskerne seg for å prøve å bruke den vanlige tilgjengelige sanden.

Sand er enkel å rengjøre, og den er enkel å påføre i pulverform. Den rensede sanden ble fuktet med salt og magnesium, deretter oppvarmet for å fjerne oksygen. Så vi fikk rent silisium av en porøs struktur, som gjorde det mulig for oss å øke kapasiteten til elementet tredelt, i tillegg til å øke effektiviteten til bruken og øke levetiden! Produksjonen er billig og miljøvennlig.

Batterier for bomull, kaffebønner og bombe:Karbonbatterier erstatter litium

4. Lad smarttelefonen mens du er på farten

Selv de mest vanlige klærne kan brukes som en elektrisk kraftgenerator etter å ha modifisert det litt, sier forskere ved University of Surrey i Manor Park (England). De foreslår bruk av såkalte triboelektriske nanogeneratorer som er i stand til å konvertere energien fra overflatebevegelsen til klær til en elektrisk ladning. Strømmen som genereres på denne måten kan akkumuleres og deretter overføres til et vanlig litiumbatteri, eller direkte drives av en bærbar enhet (spiller, telefon, etc.).

I utgangspunktet har teknologien til triboelektriske nano-generatorer ingen praktiske begrensninger, den kan implementeres selv i husets vegger, i asfalteringsplater, i trestammer og greiner, i bildekk osv. - uansett hvor det er vibrasjoner eller friksjon. Et slikt system vil tillate bruk av energi fra bevegelse av hva som helst - for å lade batteriene til nattlys, dingser, segways og lignende. Mer om dette:Nanogeneratorer for lading av bærbare enheter

5. Overfør energi til batteriet i form av ultralyd

Ideen om å overføre elektrisk energi "gjennom luften" er ikke ny. Men hvorfor ikke prøve å bruke ultralyd til dette formålet? Astrobiolog Meredith Perry foreslår å integrere ultrasoniske sendere i interiørelementer. Ultralyd av et bestemt område er ikke hørbart for mennesker og dyr, så lydbølger kan sendes ganske trygt direkte til dingsen, og dermed gi trådløs lading.

En 5,5 mm tykk plate fungerer som sender i et slikt system, som automatisk slås på bare når en ladbar gadget befinner seg i sonen for driften. En ultrasonisk energibølge er rettet i form av en fokusert stråle og mottas av en flat mottaker montert på en ladbar enhet. I motsetning til Wi-Fi kan uBeam-systemet på ultralyd ikke overvinne vegger, men energien sendes veldig konsentrert.

Uendelige livsbatterier

Problemet med batterier av enhver type er et begrenset antall livssykluser, det vil si at de kan lades og lades ut ikke et uendelig antall ganger. Det ville være fint å lage et batteri som aldri kan byttes ut med et nytt, men bare lade opp når det er nødvendig, og gjør dette så mange ganger du vil. Ved University of California skapte Irwin nesten et så ideelt batteri!

Forskere har utviklet et batteri basert på nanotråd i gull som tåler opptil 200 000 ladesladingssykluser uten å redusere kapasiteten.Kabling tusenvis av ganger tynnere enn hår gjør det mulig å skape enorme overflateområder med tilstrekkelig høy ledningsevne. Nanotrådene er belagt med et spesielt skall laget av heliumelektrolytt og mangandioksid, noe som gjorde det mulig å oppnå en ultimativ motstand mot nedbrytning. Denne avgjørelsen regnes som en av de mest lovende i dag.

7. Graphene åpner for nye horisonter

Grabat har laget batterier basert på en spesiell form for karbon - graphene. I dag er det grafenbatterier som er det beste som er tilgjengelig på markedet. De lar for eksempel kjøre en elbil 750 kilometer på en enkelt lading.

I grunnen kan slike batterier lade på noen få minutter og gi en lading 30 ganger mer intens enn litium-ion forgjengere. Allerede er slike batterier installert i ubemannede luftfartøy, i tillegg får de popularitet i elektriske kjøretøyer og som stasjoner for hjemmekraftverk.

8. Skumbatterier lover å være billige

Prieto-ingeniører er avhengige av faststoffbatterier laget av utskrift og basert på kobberskum med en elektropolymerisert separator. Dermed planlegger selskapet å lage de tryggeste, billigste, hurtigladende og langvarige batteriene, hvor ladetettheten vil være 5 ganger høyere enn moderne litiumbatterier.

9. Sodium - en konkurrent til litium

Sodium er et av de mest tilgjengelige kjemiske elementene på planeten. Det er fra natrium at en gruppe forskere fra Japan planlegger å produsere en ny type batteri. Sjeldent litium er ikke nødvendig her, og kapasiteten lover å være 7 ganger høyere enn den!

Siden 80-tallet på 1800-tallet har natrium blitt studert aktivt som grunnlag for energikilder, og nå, med bruk av salt og moderne teknologier, har det blitt teknisk mulig å gjøre et natriumionbatteri billig nok. Imidlertid forventes det at det vil gå flere år før starten av en utbredt praktisk implementering.

10. Hydrogen for lading av gadgets

Nylig har helt uvanlige smarte ladere for mobilt utstyr drevet av hydrogendrivstoff dukket opp på salg. Dette produktet heter Upp. Hydrogen er trygt for miljøet, og bare vanndamp blir generert under lading. Én hydrogencelle er nok til 5 fulle ladninger av en gjennomsnittlig smarttelefon. For øyeblikket er enheten ikke spesielt etterspurt på grunn av de høye kostnadene, men ideen virker for mange veldig interessant og lovende.

Effektivitet Solcellepaneler

Fremtidens 5 uvanlige solcellepaneler

5 uvanlige design av vindgeneratorer

Bruke tyngdekraften - hvordan er det mulig