10 najlepších technológií batérií na nabíjanie a ukladanie budúcej energie

všetko Digitálne zariadenia, ako sú prehrávače, smartfóny, hlasové záznamníky a iné nositeľné prístroje, ako aj elektrické autá, sa v rámci svojich schopností stále viac prepracovávajú. Obmedzenia sú stanovené hlavne obmedzením množstva energie uloženej v batériách.

Napríklad smartfón pracuje po nasledujúcom dobití maximálne 2 dni. Teraz, ak batérie vylepšiť, urobiť z nich priestrannejšie, potom by sa práca na jedno nabitie mohla mnohokrát predĺžiť.

Smartphony sa však, bohužiaľ, vyvíjajú v posledných 10 rokoch oveľa rýchlejšie ako vylepšenie technológie batérií. Je tu však nádej na zlepšenie, pretože veda nestojí a vedci v posledných rokoch začali ponúkať veľmi zaujímavé nové riešenia. Môžu sa nazývať technológiou batérie budúcnosti. Venujme pozornosť niektorým z nich.

1. Nabite elektrické auto za 5 minút a telefón za 30 sekúnd

V roku 2022 plánuje izraelská spoločnosť StoreDot výrobu batérií pre elektrické autá a prístroje založené na revolučnej technológii lítiových batérií. Táto technológia umožní elektrickým vozidlám obnoviť dosah 500 kilometrov za 5 minút!

Chcú nahradiť grafit, ktorý sa zvyčajne používa v lítiových batériách, špeciálnou zmesou metaloidov vrátane kremíka a niektorých patentovaných materiálov, ktoré sa syntetizovali iba nedávno v laboratóriu spoločnosti. Proces tvorby zmesi je menej toxický a množstvo kobaltu v batériách sa zníži na polovicu. Mimochodom, batérie budú tiež bezpečnejšie.

Dokonca aj názov spoločnosti StoreDot obsahuje náznak malých bioorganických peptidových molekúl známych ako nanodoty, ktoré zvyšujú hustotu skladovania náboja a poskytujú batérie založené na novej technológii s rýchlou absorpciou a ukladaním energie.

Medzitým vedci ešte musia prekonať niektoré technické ťažkosti spojené s potrebou odovzdať pri nabíjaní veľmi veľký prúd. Na tento účel je potrebný zdokonalený chladiaci systém pre káble a konektory v automobilovom systéme aj priamo na nabíjacej stanici.

Fyzik Viktor Krivchenko o sľubných typoch batérií, základných problémoch pri výrobe zdrojov lítium-sírovej energie a výhodách post-lítium-iónových batérií:

2. Ako nabiť telefón z okolitého hluku

Britskí vedci vyvinuli telefón, ktorý dokáže prijímať poplatky jednoducho zo šumu, ktorý neustále stojí. Táto technológia je založená na piezoelektrickom účinku. Samotné piezoelektrické nanogenerátory v istom zmysle vydávali veľa hluku po dlhú dobu.

Teraz už boli vytvorené špecializované generátory tohto druhu, ktoré pracujú na hluku pozadia a generujú z neho elektrický prúd na nabíjanie malých batérií. V skutočnosti sa telefón nabíja z hluku, ktorý sa vždy jednoducho dostal do nervov ľudí, a teraz môže priniesť hmatateľné výhody.

Vedci vytvorili špeciálnu zmes, do ktorej bol pridaný oxid zinočnatý, a touto zmesou jednoducho potiahli povrch gadgetu. Takto sa ukázalo, že povrch úplne pokrytý piezoelektrickými nanorodmi je povrchom zariadenia generujúceho energiu. Tieto nanorody sú veľmi citlivé na zvukové vlny a ohýbajú sa dokonca od veľmi slabého akustického tlaku.

Nanogenerátory transformujú tieto kmity na elektrický prúd, ktorého energia je dostatočná na nabitie batérie.Okrem konverzie zvukových vĺn hluku pracujú nanogenerátory aj z hlasu, ktorý znie počas rozhovoru, takže už pri telefonovaní už užívateľ čiastočne obnovuje nabíjanie batérie.

3. Zvýšte kapacitu batérie čistým kremíkom extrahovaným z piesku

Na Riverside University sa skupina vedcov, ktorí hľadali alternatívny prístup k lítium-iónovým batériám, rozhodla nahradiť tradičný grafit obyčajným pieskom. Vedci spočiatku zaznamenali problém rýchlej degradácie nanosizovaného kremíka, ktorý je tiež veľmi ťažké získať v priemyselných množstvách. Potom sa vedci rozhodli vyskúšať obvyklý dostupný piesok.

Piesok sa ľahko čistí a dá sa ľahko nanášať v práškovej forme. Vyčistený piesok bol navlhčený soľou a horčíkom, potom bol zahrievaný na odstránenie kyslíka. Získali sme teda čistý kremík s pórovitou štruktúrou, ktorý nám umožnil trojnásobne zvýšiť kapacitu prvku, ako aj zvýšiť účinnosť jeho použitia a predĺžiť životnosť! Výroba je lacná a šetrná k životnému prostrediu.

Batérie na bavlnu, zrnkovú kávu a bombu:Uhlíkové batérie nahrádzajú lítium

4. Nabíjajte svoj smartphone na cestách

Ako najvýraznejší odev možno použiť ako generátor elektrickej energie, ktorý ho mierne modifikoval, tvrdia vedci z University of Surrey v Manor Park (Anglicko). Navrhujú použitie takzvaných triboelektrických nanogenerátorov schopných premieňať energiu povrchového pohybu odevov na elektrický náboj. Takto vyrobená elektrina sa môže uložiť a potom preniesť do bežnej lítiovej batérie alebo priamo napájať prenosným zariadením (prehrávač, telefón atď.).

Technológia triboelektrických nanogenerátorov nemá v zásade praktické obmedzenia, môže sa implementovať dokonca aj v stenách domov, v dlažobných doskách, kmeňoch stromov a vetvách, v pneumatikách automobilov atď. - všade tam, kde sú vibrácie alebo trenie. Takýto systém by umožnil využitie energie z pohybu čohokoľvek - na nabíjanie batérií nočných svetiel, prístrojov, segway a podobne. Viac informácií:Nanogenerátory na nabíjanie prenosných zariadení

5. Preneste energiu na batériu vo forme ultrazvuku

Myšlienka prenosu elektrickej energie „vzduchom“ nie je nová. Ale prečo to neskúšať pomocou ultrazvuku? Astrobiológ Meredith Perry navrhuje integrovať ultrazvukové vysielače do prvkov interiéru. Ultrazvuk v určitom rozsahu nie je počuteľný pre ľudí ani zvieratá, takže zvukové vlny sa dajú celkom bezpečne posielať priamo do prístroja, čím sa poskytuje bezdrôtové nabíjanie.

Doska s hrúbkou 5,5 mm slúži ako vysielač v takom systéme, ktorý sa automaticky zapne iba vtedy, keď sa v zóne jeho činnosti nachádza nabíjateľný prístroj. Ultrazvuková energetická vlna je nasmerovaná vo forme zaostreného lúča a je prijímaná plochým prijímačom namontovaným na nabíjateľné zariadenie. Na rozdiel od Wi-Fi, systém uBeam na ultrazvuku nemôže prekonať steny, ale energia sa vysiela veľmi koncentrovane.

Batérie s nekonečnou životnosťou

Problém batérií akéhokoľvek typu je obmedzený počet životných cyklov, to znamená, že sa môžu nabíjať a vybíjať nie nekonečne mnohokrát. Bolo by pekné vytvoriť batériu, ktorá by sa nikdy nedala vymeniť za novú, ale v prípade potreby ju jednoducho nabite a urobte to toľkokrát, koľkokrát chcete. Na kalifornskej univerzite vytvoril Irwin takmer tak ideálnu batériu!

Vedci vyvinuli batériu založenú na zlatých nanočastiach, ktorá vydrží až 200 000 cyklov nabíjania a vybíjania bez zníženia kapacity.Zapojenie tisíckrát tenšie ako vlasy umožňuje vytvoriť obrovské povrchové plochy s dostatočne vysokou vodivosťou. Nanowire sú potiahnuté špeciálnou vrstvou vyrobenou z elektrolytu hélia a oxidu manganičitého, čo umožnilo získať najvyššiu odolnosť proti degradácii. Toto rozhodnutie sa dnes považuje za jedno z najsľubnejších.

7. Graphene otvára nové obzory

Grabat vytvoril batérie založené na špeciálnej forme uhlíka - grafén, Dnes sú to grafenové batérie, ktoré sú najlepšie dostupné na trhu. Umožňujú napríklad riadiť elektrický automobil 750 km na jedno nabitie.

V zásade sa takéto batérie môžu nabíjať za pár minút a nabíjať 30-krát intenzívnejšie ako predchodcovia lítium-iónových. Takéto batérie sa už inštalujú v leteckých dopravných prostriedkoch bez posádky, navyše získavajú na popularite v elektrických vozidlách a ako pohony pre domáce elektrárne.

8. Penové batérie sľubujú, že budú lacné

Inžinieri spoločnosti Prieto sa spoliehajú na batérie v tuhom skupenstve vytvorené tlačou a založené na medenej pene s elektropolymerizovaným separátorom. Spoločnosť tak plánuje vytvoriť najbezpečnejšie, najlacnejšie, rýchlo nabíjateľné a dlhotrvajúce batérie, ktorých hustota náboja bude päťkrát vyššia ako v prípade moderných lítiových batérií.

9. Sodík - konkurent lítia

Sodík je jedným z najdostupnejších chemických prvkov na planéte. Vedci z Japonska plánujú výrobu nového typu batérie zo sodíka. Vzácne lítium tu nie je potrebné a kapacita sľubuje, že bude 7-krát vyššia ako jeho kapacita!

Od 80. rokov 19. storočia sa sodík aktívne študuje ako základ energetických zdrojov a teraz sa pomocou soli a moderných technológií stalo technicky možné dostatočne lacno vyrobiť sodíkovo-iónovú batériu. Očakáva sa však, že pred začiatkom rozšírenej praktickej realizácie uplynie niekoľko ďalších rokov.

10. Vodík na nabíjanie pomôcok

V súčasnosti sa v predaji objavili úplne nezvyčajné inteligentné nabíjačky pre mobilné zariadenia poháňané vodíkovým palivom. Tento produkt sa nazýva Upp. Vodík je pre životné prostredie bezpečný a počas nabíjania sa vytvára iba vodná para. Jedna vodíková bunka stačí na 5 úplných nabití priemerného smartphonu. V súčasnej dobe nie je zariadenie obzvlášť žiadané kvôli vysokým nákladom, ale zdá sa, že myšlienka mnohých je veľmi zaujímavá a sľubná.

Efektívne solárne panely

5 neobvyklých solárnych panelov budúcnosti

5 neobvyklých návrhov veterných generátorov

Využitím gravitačnej energie - ako je to možné