סוללות פחמן מחליפות ליתיום

מאז 2014 השיקה חברת פאוור יפן פלוס האמריקאית-יפנית, העוסקת בחיפוש ופיתוח חומרים לסוללות בעלות ביצועים גבוהים, את ייצור סוללה מסוג חדש. מדענים מאוניברסיטת קיושו לקחו חלק פעיל בפיתוח. בסוללות אלה יש בעיקרון אלקטרוליט אורגני, אשר, עם זאת, עובד עם קתודה ואנודה המיוצרות ממרכיב מבוסס פחמן, והפחמן לסוללות עשוי מכותנה, פולי קפה או במבוק.

הסוללות החדשות נקראות Ryden (סוללת פחמן כפולה Ryden). שלא כמו היום פופולרי סוללות ליתיום יון, סוללות רידן כפולות הם היעילים ביותר וידידותיים לסביבה לחלוטין. לא משתמשים כאן במתכות נדירות וכבדות, ולכן הסוללות אינן יקרות וניתנות למחזור לחלוטין. זו כרגע הדרך הטובה ביותר לאגור אנרגיה חשמלית.

אם אתה מסתכל על סוללות הליתיום-יון, שנוצרו במקור בשנת 1991 על ידי סוני אנרגיטק, יש להן, כמובן, יתרונות משמעותיים:

• לטעון במהירות ולפרוק לאט;

• יש פריקה עצמית נמוכה באזור של 10%;

• מסוגל להניע מגוון רחב של מכשירים, מטלפונים ניידים לחלליות מתוחכמות.

עם זאת, ליתיום, למרות משקלו הקל וצפיפות האנרגיה הספציפית הטובה, יש גם חסרונות: טביעת רגל פחמנית, רעילות, עלות גבוהה ורכיבים נדירים. חסרונות אלה של ליתיום גרמו לחוקרים מיפן לחפש חלופות פחות רעילות, עם פחות סיכון לסביבה, עם אפשרות לסילוק קל.

הקיבולת הספציפית של סוללות פחמן כפול דומה לסוללות ליתיום-יון, אך מבחינת הבטיחות, הסוללות החדשות עדיפות משמעותית על סוללות ליתיום. בנוסף, סוללות חדשות שומרות על חיי העבודה הרבה יותר זמן והן נטענות מהירות יותר, מה שהופך אותן לאלטרנטיבה נהדרת כיום.

בקיץ 2014 צוות Taisan בדק מצברים חדשים על מכונית מירוץ חשמלית והתוצאות עלו על כל הציפיות. סוללת ה- Ryden הקלה לא התחממה יתר על המידה במהלך המירוץ, והנהג בדרך כלל לא היה צריך לעצור או להאט כאשר הסוללה מגיעה לטמפרטורה מסוכנת. כלומר, הסוללה המבוססת על מערכת הקירור המגושם "פחמן כפול" אינה נדרשת באופן עקרוני.

היצרן כמובן אינו חושף את כל הדקויות הנוגעות למכשיר הסוללה, אולם הוא טוען לתהליך כימי ייחודי המתקיים בין האנודה לקתודה העשויה מפחמן רגיל עצמו. יחד עם זאת, הסוללה יציבה כימית לחלוטין ולא מסוכנת, כמו ליתיום-יון, לא לסביבה ולא לבני אדם.

הבדיקות הראו בינתיים מהירות טעינה של פי 20 ממהירות הטעינה של סוללות ליתיום-יון בעלות קיבולת דומה! המתח המדורג של תא אחד הוא 4 וולט. חיי העבודה גבוהים ב -50% לעומת אנלוגי הליתיום הטובים ביותר - 3000 לעומת מחזורי פריקת המטען המקסימאליים שניתנו להשגה.

ייצור סוללות פחמן כפול אינו קשור לשינוי בקווים הקיימים עבור סוללות ליתיום-יון, ובשל היעדר מתכות נדירות ברשימת הרכיבים, לא נכללת התלות במחירי השוק לחומרי גלם. עלויות הסילוק לא חדלו להיות בעיה, והייצור עצמו כמעט ללא פסולת.

זינוק טכנולוגי כה גדול היה תוצאה של פשרה שאליה הגיעו היצרנים והמפתחים, הם השיגו את האיזון הרצוי ", אמר קנמה טייקיה, המנהל הטכני של חברת Power Japan Plus בהודעה לעיתונות.

ייצור בקנה מידה מלא של סוללות Ryden 18650 החל במחוז אוקינאווה. ועכשיו זמינים סוללות בטוחות ויעילות למגוון יישומים, החל מציוד רפואי ועד רכבים חשמליים, שעבורם חברת Power Japan Plus יכולה לספק רכיבים ליצירת מצברים בעלי קיבולת גדולה, כך שיצרני הרכב החשמלי יוכלו לקבל את היכולת הנדרשת להרכבה עצמית.

מאז 2014, כימאים מאוניברסיטת אורגון מחפשים תחליף ליתיום ידידותי לסביבה. בחיפוש אחר חומר ביו יעיל, הם גילו מרכיב כימי שיכול לחולל מהפכה בתעשיית הסוללות החשמליות. Cradle to Cradle - זהו שמו של המושג, שמניח שימוש חוזר של 100% בחומרים המתקבלים בתהליך חיי אדם: המוצר נוצר מחדש או שמושג חומר חדש מחומר המקור.

החידוש טמון בפינוי פסולת מסוכנת באמצעות שימוש חוזר בייצור סוללות. צוות חוקרים גילה את האפשרות ליצור סוללות זולות ואמינות מפחמימנים ארומטיים פוליציקליים.

תרכובות פולי-פחמניות ארומטיות (PAH) הן מזהמים וניתן למצוא בכל מקום. מיחזור תרכובות אלה יאפשר לכם ליצור סוללות בת קיימא, תוך ניקוי הסביבה. היותם מוצרים של בעירה של פחמימנים, PAHs מופצים דרך מים, אדמה, אוויר ונכללים ברשימת החומרים המזיקים ביותר לסביבה.

המצבר, שפותח באוניברסיטת אוריגון, יכיל אנודת פחמן וקתודה המבוססת על PAHs. עניין מיוחד הוא החומר קורונין. קורונין בצורה גבישית מוצקה הוא בטוח. על פי תוצאות הבדיקה, התברר כי יכולת היון גבוהה למדי, המבנה יציב כימית ובעתיד ניתן יהיה להשיג סוללות המתאימות בצורה מושלמת לחיסכון באנרגיית השמש והרוח במטרה להשתמש בהמשך.

יש יתרון גדול מאוד של קורונין על פני אותו פחמן: פחמן אינו תואם עם אלקטרוליט לא מימי, ואילו עבור קורונין זה בכלל לא בעיה! כלומר, הסוללות יתבררו נטולות תחזוקה ובו בזמן אמינות ויציבות. אגב, מחקרים בנוגע להיווצרות כוכבים הראו כי PAHs קיימים בערפילית "פסל החירות", כלומר, השמש ככל הנראה שמקורה בסביבה המכילה PAHs - "האנרגיה שמגיעה מכוכבים תשמש בסוללות ותחזור אלינו שוב ושוב אמר חנן חטאב, דוקטורט מאוניברסיטת קוויבק במונטריאול.

ברור שהעתיד הוא עדיין עם סוללות פחמן. הם יהיו זולים לייצור, לא רעילים, ידידותיים לסביבה ולאנשים. פחמן זמין באופן נרחב. פחם רגיל מכיל 80% פחמן. כל אורגניזם חי או מת מאופיין בתוכן של תרכובות פחמן.

החיים בלתי אפשריים בלי פחמן. צמחים מקבלים תרכובות פחמן מהאוויר, משתמשים בפחמן ליצירת מערכת השורשים. בעלי חיים מקבלים פחמן עם אוכל. שניהם פולטים אותו בהרכב הפחמן הדו-חמצני. כך או אחרת, הפחמן אינו מחסור, וזה נותן לנו תקווה.

Comments

[#1 afhh723]

ובכן כן

סיבי פחמן אינם ליתיום.