Таштан жасалган батареяларды каалабайсызбы? Бизде аккумулятордук батареялар тармагында жаңы революция болобу? Мунун баары жөнүндө бүгүн.
Бүткүл дүйнө жүзү боюнча жашыл энергия деп аталган нерсенин максималдуу натыйжалуулугуна жетишүү үчүн көптөн бери жарыш жүрүп жатат. Атмосферага парник газдарын чыгарбаган кайра жаралуучу энергия булактары биздин цивилизациянын келечеги, ага эч ким күмөн санабайт. Бул эми кыял эмес, учурдун талабы. Окумуштуулар уламдан-улам кобуроок коңгуроо кагып, электр энергиясын үнөмдөөгө, электр приборлорун мүмкүн болушунча үнөмдүү пайдаланууга үндөп жатышат.
Ошондой эле кызыктуу: карап чыгуу Motorola Edge 40: ошол эле "акча үчүн топ"
Көпчүлүк түзмөктөр батарейка менен иштейт же батареялар, эски Walkman оюнчуларынан тартып литий-иондук технологияларга (Li-ion) негизделген эң акыркы смартфондорго же электр унааларына чейин. Алар көп жылдар бою электр приборлорунда жана технологиялык түзүлүштөрдө колдонулуп келет, бирок алар энергияны үнөмдөөчү жана бышык эмес. Мындан тышкары, аларды утилизациялоо убакыттын өтүшү менен биздин айлана-чөйрөнүн экологиялык абалы үчүн чыныгы көйгөй болуп калат.
Литий-иондук батарейкалар дээрлик бардык жерде жайгаштырылат, анткени алар арзан жана жогорку өндүрүмдүүлүккө ээ. Бул батарейкалардын баасы акыркы он жылда бир топ төмөндөп кеткендиктен, алар көптүгүнөн улам узак мөөнөттүү колдонуу үчүн эң ылайыктуу альтернатива болуп калды. Бүгүнкү күндө бул батарейкалар технологиялык жетишкендиктер аркылуу эмес, өндүрүш ыкмаларын, куралдарын жана эффективдүүлүгүн жөнөкөй жана туруктуу инженердик оптималдаштыруу аркылуу арзан баага жана энергиянын тыгыздыгын жогорулатууга жетишти.
Бирок, электр энергиясын өндүрүүнүн жаңы ыкмаларын жана технологияларын иштеп чыгуу менен аны сактоонун натыйжалуу ыкмаларына суроо-талап өсүүдө. Кичинекей масштабда бул боюнча эч кандай көйгөйлөр жок - чечим - электр энергиясы сыяктуу эле реалдуулуктун айкын элементи болгон батареялардын жана аккумуляторлордун ар кандай түрлөрү.
Алар телефондорду, жарыктандыруунун ар кандай түрлөрүн кубаттоого көнүшкөн, алар бир кезде фонариктерди же музыка ойноткучтарды колдонуу үчүн керек болгон, бирок булардын баары азыр биздин смартфондордо. Бирок бүтүндөй бир үй-бүлөнү энергия менен камсыз кылуу үчүн керектүү энергияны кантип сактайсыз? Бул учурда да батарейкалар жардамга келет экен. Албетте, биз дүкөндөрдө бар популярдуу "бармактар" тибиндеги аккумуляторлор жөнүндө эмес, толугу менен жаңы түзмөктөр жөнүндө, алар кызыктуу инженердик жетишкендиктери жөнүндө.
Литий-иондук батарейкалар менен иштеши, баасы жана бышыктыгы боюнча атаандаша ала турган жаңы батареяларды иштеп чыгуу боюнча изилдөөлөр көптөн бери жүрүп жатат.
Бул жаңы технологиялардын көбү таптакыр жаңы эмес. Негизи, алар литий-иондук батарейкалар сыяктуу иштешет, бирок ар кандай материалдарды колдонушат. Бул жерде энергияны сактоо тармагында жакында революция кыла турган технологиялардын эң кызыктуу мисалдары келтирилген.
Ошондой эле окуңуз: ChatGPTтин эң сонун 7 колдонулушу
Аккумулятордун бул түрү башкалардан айырмаланып суюктук же гелдик электролиттерди эмес, катуу формаларды колдонот. Мындай электролиттер көбүнчө керамика, айнек, полимер же сульфит түрүндө болот. Катуу абалдагы батарейкалар натыйжалуураак, анткени алар литий-иондук кесиптештери менен бирдей өлчөмдөр үчүн көбүрөөк энергияны камсыз кылат. Айрыкча электромо-билдерди кубаттандыруу жагынан алардын зор потенциалы бар.
Катуу абалдагы батарейка азыркы литий-иондук батарейкалар менен жогоруда саналып өткөн көйгөйлөрдүн көбүн чече алат. Айнек катуу абалдагы батарея щелочтук металл (литий, натрий же калий) анодун колдонуу менен энергиянын тыгыздыгына үч эсе көп болушу мүмкүн, бул катоддун энергия тыгыздыгын жогорулатып, узак иштөөнү камсыз кылат. Катуу электролит күйүүчү эмес же жок дегенде өзүнөн-өзү күйүүгө туруктуу деп эсептелет. Катуу абалдагы батарейкалардын күйбөй турган табияты ошондой эле ысып кетүү коркунучун азайтып, клеткаларды тыгызыраак таңгактоого мүмкүндүк берет, ошентип дизайн ийкемдүүлүгүн жана көлөмдүн тыгыздыгын жогорулатат.
Бул батарейкаларга болгон чоң үмүт, алар алда канча узакка туруштук бере ала тургандыгы менен байланыштуу. Жана бул азыркы дүйнөдө чоң плюс.
Бирок, катуу абалдагы батарейкалар азыркы учурда технологиялык даярдыктын төмөн деңгээлинде жана фундаменталдык изилдөөлөр дагы эле уланууда, бул белгисиздикти жана өндүрүштүн жогорку наркына жана масштабдуулугуна байланыштуу кооптонууну жаратууда. Кыйынчылык ошондой эле катуу электролиттерди заманбап өндүрүштүк практикага шайкеш келген процесске киргизүү, ал акыркы продукттун туруктуулугуна же өздүк наркына таасирин тийгизбеши керек жана андан тышкары, жакшыраак энергия жана кубаттуулуктун тыгыздыгы, коопсуздуктун жогорулашы, жана жогорку өткөрүү ..
Ошондой эле окуңуз: Мен Bing'тин чатботун сынап көрдүм жана интервью алдым
Литий-күкүрттүү (Li-S) аккумуляторлор ("литий-күкүрт" менен чаташтырбоо керек - бул түбөлүк батареялар украиналыктардын талаш-тартыштарынан улам жаралган) өткөн кылымдын 60-жылдарынан бери эффективдүү түзүлүш катары иштелип чыгып, изилдене баштаган. кайтуучу электрохимиялык реакцияларды колдонуу менен энергияны сактоо. Литий-иондук батарейканын (LIB) технологиясын тез өнүктүрүүгө жана коммерциялаштырууга карабастан, жакынкы он жылдыктарда литий-иондук батарейкалардын алдында турган орчундуу техникалык көйгөйлөрдү чечүү үчүн эч кандай жетишкендик болгон жок. Ошондуктан, 2000-жылдары, Li-S батарейкалар өздөрүнүн артыкчылыктары - арзан баада жана жогорку теориялык өзгөчө энергиядан улам иштеп чыгуучулардын олуттуу кызыгуусуна ээ болгон. Бул көрсөткүчтөр азыркы литий-иондук батарейкалардын мүнөздөмөлөрүнөн дээрлик 3 эсе жогору. Төмөн наркы жана күкүрттүн жогорку мазмуну (б.а. активдүү катод материалы) литий-иондук батарейкаларга караганда литий-күкүрттүү батареяларды жагымдуураак кылат, анткени акыркылары катод өндүрүшүндө кобальт жана никель сыяктуу маанилүү материалдарды колдонот.
Ал эми литий-күкүрттүү аккумуляторлордо батареядагы эки электроддун бири болгон катод күкүрттөн жасалат. Бул элемент салттуу никель менен кобальтка караганда тең салмактуу. Мындай батарейкалар литий-иондук батарейкаларга караганда натыйжалуураак. Бул, албетте, алар колдонула турган унаалардын кең спектрине алып келиши мүмкүн. Бул батареялардын чоң артыкчылыгы күкүрттүн арзан жана кеңири таралган чийки зат экендигинде деп айта алабыз. Ошол эле учурда, мындай батареяларды өндүрүү процесси литий-иондук батареяларды өндүрүү үчүн колдонулган процесске абдан окшош, бул аларды өндүрүү үчүн ошол эле приборлорду жана өндүрүштүк кубаттуулуктарды колдонууга болот дегенди билдирет.
Батареялардын бул түрлөрүнүн дагы бир артыкчылыгы - аларды өндүрүү үчүн энергиянын азыраак көлөмү, дээрлик 25% га. Бул өзгөчөлүктөр литий-күкүрттүү батареяларды өндүрүүнү абдан пайдалуу кыла алат.
Иштеп чыгуулар азыртан эле кызуу журуп жатат. Литен компаниясы бул багытта өзгөчө олуттуу ийгиликтерге жетишти. Ал буга чейин бүтүндөй LytCell EV батарея платформасына ээ. Компаниянын айтымында, анын аккумулятору азыркы литий-иондук батарейкаларга караганда арзаныраак жана коопсуз жана АКШда ушул он жылдыктын орто ченинде курулган массалык түрдө өндүрүлгөн электр унааларында колдонулушу мүмкүн.
Ошондой эле кызыктуу: Google Bard AI: Сиз билишиңиз керек болгон нерселердин баары
Батареянын бул түрү абаны колдонуу менен темирдин кычкылдануу процессинин негизинде иштейт. Заряддоо процессинде кычкылданган заттар тескери кычкылдануу деп аталган процессте кайра темирге айланат. Темир-аба батареялары жакынкы келечекте кеңири таралышы күтүлүүдө, анткени алар энергияны литий-иондук батарейкаларга караганда дээрлик 25 эсе көп сактоого мүмкүндүк берет.
Темирдин да, абанын да абдан чоң запастары болгондуктан, мындай батарейкалар, албетте, алда канча арзаныраак болмок. Эсептөөлөргө ылайык, алардын баасы учурдагы батарейкалардан 10 эсеге төмөн болушу мүмкүн! Тилекке каршы, мындай батареялардын бир олуттуу кемчилиги бар - темирдин кычкылдануу ылдамдыгы жай болгондуктан, аларды заряддоо көп убакытты талап кылышы мүмкүн.
Атактуу Массачусетс технология институтунун (MIT) базасында пайда болгон старт-ап Form Energy темир-аба батареяларын ийгиликтүү иштеп чыгууда. Form Energy аккумуляторлору, иштеп чыгуучулардын айтымында, литийден он эсе арзан жана алар дүйнөдө көп кездешкен темирди колдонушат. Ошол эле учурда темир-аба батареялары литий батарейкаларына караганда узакка чыдай алат жана алар күйүүчү эмес болгондуктан коопсузураак.
Учурда байкалган бирден-бир кемчилик - бул батареялар жай заряддалат, бул аларды литий батарейкаларына караганда, мисалы, ноутбуктар же смартфондор үчүн анча ылайыктуу эмес. Башка жагынан алып караганда, алар улуттук электр тармагынын деңгээлинде энергияны сактоо үчүн эң сонун чечим болуп саналат, анткени алар алты саатка чейин созула турган литий батареяларына караганда 100 сааттык энергияны сактоону камсыздай алат. Ушундай жол менен алар ири күн парктары менен шамал станцияларынын интеграциясын жеңилдете алышат.
Ошондой эле кызыктуу: Bluesky феномени: кандай кызмат жана ал узак убакыт бою?
Жаңы типтеги батарейканын дагы бир кызыктуу мисалы - электр энергиясынын ордуна жылуулукту сактаган батареялар. Мисалы, израилдик Brenmiller Energy компаниясы жылуулук энергиясын сактоо үчүн тоо тектери сыяктуу альтернативдүү материалдарды колдонуунун үстүндө иштеп жатат. 2012-жылдан бери Brenmiller Energy майдаланган ташты адегенде генерациялоо үчүн, андан кийин жылуулук энергиясын сактоо үчүн колдонот. Мындай технологиялар, өз кезегинде, ар кандай максаттарда, мисалы, өнөр жайда колдонулушу мүмкүн.
Кызыктуусу, энергияны сактоо үчүн майдаланган ташты колдонуу идеясы таптакыр жаңы эмес. Көптөгөн жаңы технологияларга ээ болгон НАСА өткөн кылымдын жетимишинчи жылдарынан бери жылуулук энергиясын сактоо технологияларын сынап келет. Кадимки батареялардан айырмаланып, израилдик компания чыгарган аккумуляторлор энергияны буу, ысык суу же ысык аба өндүрүү үчүн колдонот. Brenmiller Energy анын Tempo деп аталган станциясы саатына 35 тоннага чейин буу өндүрүп, 14 МВт саатка чейин энергия топтой алат деп билдирди.
Бул Израилдин экономикасы үчүн абдан маанилүү, бул жерде энергия менен байланышкан бардык чыгындылардын 45 пайызына чейин өнөр жай жылытуу секторунан келет. Бул долбоор салттуу күйүүчү май менен иштеген буу казандарын алмаштыруу болуп саналат.
Жаңы реалдуулуктар жаңы чечимдерди талап кылат. Батареялардын жаңы түрлөрүнүн пайда болушу энергияны үнөмдөө тармагындагы технологияларды өнүктүрүүгө өбөлгө түзөт. Балким, бир нече жылдан кийин ноутбук же смартфонуңуз күн сайын заряддалбай калат, анткени ал бир кубаттоо менен бир ай, атүгүл бир жыл иштейт. Жана ошол эле учурда жаңы типтеги аккумулятор энергияны үнөмдөп эле тим болбостон, экологияны сактоого да салым кошот.
Ошондой эле кызыктуу:
Таштап Жооп