De 10 bedste batteriteknologier til opladning og opbevaring af fremtidig energi

Alle digitale enheder, såsom afspillere, smartphones, stemmeoptagere og andre bærbare gadgets såvel som elbiler, bliver mere og mere sofistikerede i deres egenskaber. Begrænsninger pålægges hovedsageligt af den endelige mængde energi, der er lagret i batterierne.

En smartphone fungerer for eksempel efter den næste opladning i højst 2 dage. Nu hvis batterier forbedres, gør dem mere rummelige, så arbejdet med en enkelt ladning kunne forlænges mange gange.

Desværre udvikler smartphones desværre i de sidste 10 år meget hurtigere end forbedring af batteriteknologi. Men der er håb om forbedring, fordi videnskaben ikke står stille, og i de senere år er forskere begyndt at tilbyde meget interessante nye løsninger. De kan kaldes fremtidens batteriteknologi. Lad os være opmærksomme på nogle af dem.

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

I 2022 planlægger det israelske firma StoreDot at begynde at producere batterier til elbiler og gadgets baseret på den revolutionerende teknologi til lithiumbatterier. Teknologien giver elektriske køretøjer mulighed for at gendanne rækkevidden på 500 kilometer på kun 5 minutter!

De ønsker at erstatte grafit, som normalt bruges i lithiumbatterier, med en speciel blanding af metalloider, inklusive silicium og nogle patenterede materialer, som først for nylig er blevet syntetiseret i virksomhedens laboratorium. Processen med at danne blandingen er mindre giftig, og mængden af ​​kobolt i batterierne halveres. Forresten, vil batterierne også være sikrere.

Selv navnet på firmaet StoreDot indeholder en antydning af bittesmå bioorganiske peptidmolekyler, kendt som nanodoter, som øger ladetætheden og giver batterier baseret på ny teknologi med hurtig absorption og energilagring.

I mellemtiden har forskerne endnu ikke overvundet nogle tekniske vanskeligheder forbundet med behovet for at passere en meget stor strøm under opladning. Til dette er der behov for et mere avanceret kølesystem til kabler og stik både i bilsystemet og direkte ved ladestationen.

Fysiker Viktor Krivchenko om lovende typer batterier, grundlæggende problemer i produktionen af ​​lithium-svovlstrømkilder og fordelene ved post-lithium-batterier:

2. Sådan genoplades din telefon fra omgivende støj

Britiske forskere har udviklet en telefon, der kan modtage en afgift blot fra den støj, der konstant står rundt. Teknologien er baseret på den piezoelektriske effekt. Piezoelektriske nanogeneratorer har i en vis forstand gjort meget støj i lang tid.

Og nu er der allerede oprettet specialiserede generatorer af denne art, der arbejder på baggrundsstøj og genererer elektrisk strøm fra det for at oplade små batterier. Faktisk oplader telefonen fra støj, som til enhver tid simpelthen kom på folks nerver, og nu kan den medføre konkrete fordele.

Forskere skabte en speciel blanding, i hvilken zinkoxid blev tilsat, og blot belagte overfladen på gadgeten med denne blanding. Således viste en overflade fuldstændigt dækket af piezoelektriske nanoroder sig at være overfladen på apparatet, der genererer energi. Disse nanoroder er meget følsomme over for lydbølger og bøjes fra endda meget svagt lydtryk.

Nanogeneratorer omdanner disse svingninger til en elektrisk strøm, hvis energi er nok til at oplade batteriet.Ud over at konvertere lydbølger med støj, fungerer nanogeneratorer også fra en stemme, der lyder under en samtale, så brugeren bare ved at tale i telefonen allerede gendanner delvist opladningen af ​​sit batteri.

3. Forøg batterikapaciteten med rent silicium, der er udvundet af sand

På Riverside University besluttede en gruppe forskere på jagt efter en alternativ tilgang til lithium-ion-batterier at erstatte traditionel grafit med almindeligt sand. Oprindeligt bemærkede forskere problemet med den hurtige nedbrydning af nanosiseret silicium, hvilket også er meget vanskeligt at få i industrielle mængder. Derefter besluttede forskerne at prøve at bruge det sædvanlige tilgængelige sand.

Sand er let at rengøre, og det er let at anvende i pulverform. Det oprensede sand blev befugtet med salt og magnesium og blev derefter opvarmet for at fjerne ilt. Så vi fik rent silicium af en porøs struktur, som gjorde det muligt for os at øge kapaciteten på elementet tredobbelt, samt øge effektiviteten af ​​dets anvendelse og øge levetiden! Produktionen er billig og miljøvenlig.

Batterier til bomuld, kaffebønner og bombe:Carbonbatterier erstatter litium

4. Oplad din smartphone mens du er på farten

Selv det mest almindelige tøj kan bruges som en elektrisk generator, efter at have ændret det lidt, siger forskere fra University of Surrey i Manor Park (England). De foreslår brugen af ​​de såkaldte triboelektriske nanogeneratorer, der er i stand til at konvertere energien i overfladebevægelsen af ​​tøj til en elektrisk ladning. Elektriciteten, der genereres på denne måde, kan akkumuleres og derefter overføres til et almindeligt lithiumbatteri eller direkte drevet af en bærbar enhed (afspiller, telefon osv.).

Grundlæggende har teknologien fra triboelektriske nano-generatorer ingen praktiske begrænsninger, den kan implementeres selv i husets vægge, i brolægningsplader, i træstammer og grene, i bildæk osv. - uanset hvor der er vibrationer eller friktion. Et sådant system tillader brug af energi fra bevægelse af noget - til at oplade batterierne til nattelys, gadgets, segways og lignende. Mere om dette:Nanogeneratorer til opladning af bærbare enheder

5. Overfør energi til batteriet i form af ultralyd

Ideen om at overføre elektrisk energi "gennem luften" er ikke ny. Men hvorfor ikke prøve at bruge ultralyd til dette formål? Astrobiolog Meredith Perry foreslår at integrere ultralydssendere i interiørelementer. Ultralyd af et bestemt interval kan ikke høres for mennesker og dyr, så lydbølger kan sendes ganske sikkert direkte til gadgeten, hvilket giver trådløs opladning.

En 5,5 mm tyk plade tjener som sender i et sådant system, der automatisk tændes kun, når en genopladelig gadget befinder sig i den zone, hvor den fungerer. En ultralydsenergibølge er rettet i form af en fokuseret stråle og modtages af en flad modtager monteret på en genopladelig enhed. I modsætning til Wi-Fi kan uBeam-systemet på ultralyd ikke overvinde vægge, men energien sendes meget koncentreret.

Uendelige livsbatterier

Problemet med batterier af enhver type er et begrænset antal livscyklusser, det vil sige, de kan oplades og udlades ikke et uendeligt antal gange. Det ville være dejligt at oprette et batteri, der aldrig kunne erstattes med et nyt, men blot genoplades når det er nødvendigt, og gør dette så mange gange, som du vil. På University of California skabte Irwin næsten et så ideelt batteri!

Forskere har udviklet et batteri baseret på guld-nanodråber, der kan modstå op til 200.000 ladeafladningscyklusser uden at reducere kapaciteten.Kabelføring tusinder af gange tyndere end hår gør det muligt at skabe enorme overfladearealer med tilstrækkelig høj ledningsevne. Nanotråde er belagt med en speciel skal fremstillet af heliumelektrolyt og mangandioxid, hvilket gjorde det muligt at opnå ultimativ modstand mod nedbrydning. Denne beslutning betragtes som en af ​​de mest lovende i dag.

7. Graphene åbner nye horisonter

Grabat har oprettet batterier baseret på en speciel form for kulstof - graphene. I dag er det grafenbatterier, der er det bedst tilgængelige på markedet. De tillader for eksempel at køre en elbil 750 kilometer på en enkelt opladning.

Grundlæggende kan sådanne batterier oplade på et par minutter og give en opladning 30 gange mere intens end lithium-ion forgængere. Sådanne batterier er allerede installeret i ubemandede luftfartøjer, derudover vinder de popularitet i elektriske køretøjer og som drev til hjemmekraftværker.

8. Skumbatterier lover at være billige

Prieto-ingeniører er afhængige af faststofbatterier oprettet ved trykning og er baseret på kobberskum med en elektropolymeriseret separator. Virksomheden planlægger således at skabe de sikreste, billigste, hurtigopladende og langvarige batterier, hvor ladningstætheden vil være 5 gange højere end moderne lithiumbatterier.

9. Sodium - en konkurrent til lithium

Natrium er et af de mest tilgængelige kemiske elementer på planeten. Det er fra natrium, at en gruppe forskere fra Japan planlægger at fremstille en ny type batteri. Sjældent litium er ikke nødvendigt her, og kapaciteten lover at være 7 gange højere end den!

Siden 80'erne af det 19. århundrede er natrium aktivt undersøgt som grundlag for energikilder, og nu er det ved hjælp af salt og moderne teknologier blevet teknisk muligt at gøre et natriumionbatteri billigt nok. Det forventes dog, at der vil gå flere år mere, før starten af ​​en udbredt praktisk gennemførelse.

10. Brint til opladning af gadgets

For nylig har der været salg til helt usædvanlige smarte opladere til mobilt udstyr drevet af brintbrændstof. Dette produkt kaldes Upp. Brint er sikkert for miljøet, og der genereres kun vanddamp under opladning. En brintcelle er nok til 5 fulde opladninger af en gennemsnitlig smartphone. I øjeblikket er enheden ikke særlig efterspurgt på grund af de høje omkostninger, men ideen synes for mange meget interessant og lovende.

Effektivitet Solpaneler

Fremtidens 5 usædvanlige solcellepaneler

5 usædvanlige design af vindgeneratorer

Brug af tyngdekraften - hvordan er det muligt