עשר טכנולוגיות הסוללה הטובות ביותר לטעינה ואחסון אנרגיה עתידית

הכל מכשירים דיגיטליים, כמו נגנים, סמארטפונים, מקליטי קול וגאדג'טים לבישים אחרים, כמו גם מכוניות חשמליות, הופכים מתוחכמים יותר ויותר ביכולותיהם. המגבלות מוטלות בעיקר על ידי כמות האנרגיה הסופית המאוחסנת בסוללות.

טלפון חכם, למשל, עובד לאחר הטעינה הבאה למשך יומיים לכל היותר. עכשיו אם סוללות לשפר, להפוך אותם לקיביים יותר, ואז ניתן היה להאריך את העבודה על מטען בודד פעמים רבות.

עם זאת, סמארטפונים, למרבה הצער, מתפתחים בעשר השנים האחרונות הרבה יותר מהר מאשר שיפור בטכנולוגיית הסוללה. אבל יש תקווה לשיפור, מכיוון שהמדע לא עומד בשקט, ובשנים האחרונות מדענים החלו להציע פתרונות חדשים ומעניינים מאוד. אפשר לקרוא להם טכנולוגיית סוללות של העתיד. בואו לשים לב לכמה מהם.

1. טען את המכונית החשמלית תוך 5 דקות ואת הטלפון תוך 30 שניות

בשנת 2022 מתכננת חברת סטורדוט הישראלית להתחיל לייצר סוללות למכוניות חשמליות וגאדג'טים על בסיס הטכנולוגיה המהפכנית של סוללות ליתיום. הטכנולוגיה תאפשר לרכבים חשמליים להחזיר את הטווח של 500 ק"מ תוך 5 דקות בלבד!

הם רוצים להחליף גרפיט, המשמש בדרך כלל בסוללות ליתיום, בתערובת מיוחדת של מתכות, כולל סיליקון וכמה חומרים מוגנים בפטנט, אשר סונתזו רק לאחרונה במעבדה של החברה. תהליך היווצרות התערובת רעיל פחות, וכמויות הקובלט בסוללות יופלו. אגב, גם הסוללות יהיו בטוחות יותר.

אפילו שם החברה StoreDot מכיל רמז למולקולות פפטיד ביו-אורגניות זעירות המכונות ננוטוטים, המגבירות את צפיפות אחסון הטעינה ומספקות סוללות המבוססות על טכנולוגיה חדשה עם ספיגה מהירה ואחסון אנרגיה.

בינתיים מדענים טרם התגברו על כמה קשיים טכניים הקשורים לצורך להעביר זרם גדול מאוד במהלך טעינה. לשם כך יש צורך במערכת קירור מתקדמת יותר לכבלים ומחברים הן במערכת המכונית והן ישירות בתחנת הטעינה.

הפיזיקאי ויקטור קריבצ'נקו על סוגי סוללות מבטיחים, בעיות מהותיות בייצור מקורות כוח ליתיום-גופרית והיתרונות של סוללות פוסט-ליתיום-יון:

2. כיצד להטעין את הטלפון מרעשי הסביבה

מדענים בריטים פיתחו טלפון שיכול לקבל חיוב פשוט מהרעש העומד כל הזמן. הטכנולוגיה מבוססת על האפקט הפיזואלקטרי. ננו-גנרטורים פיזואלקטריים עצמם עשו הרבה זמן רעש במובן מסוים.

וכעת נוצרו כבר גנרטורים מתמחים מסוג זה שעובדים על רעשי רקע ומייצרים ממנו זרם חשמלי לטעינת סוללות קטנות. למעשה, הטלפון נטען מרעש, שבכל עת פשוט עלה על העצבים של אנשים, וכעת הוא יכול להביא יתרונות מוחשיים.

החוקרים יצרו תערובת מיוחדת בה נוספה תחמוצת אבץ, ופשוט ציפו את פני הגאדג'ט בתערובת זו. לפיכך, משטח מצופה לחלוטין בננו-זרעים פיזואלקטריים התגלה כמשטח המנגנון המייצר אנרגיה. ננוורודים אלה רגישים מאוד לגלי קול ומתכופפים אפילו מלחץ צליל חלש מאוד.

ננו-גנרטורים הופכים תנודות אלה לזרם חשמלי אשר האנרגיה שלו מספיקה כדי לטעון את הסוללה.בנוסף להמרת גלי קול של רעש, ננו-גנרטורים פועלים גם מהקול שנשמע במהלך שיחה, כך שרק על ידי דיבור בטלפון המשתמש כבר משחזר חלקית את טעינת הסוללה שלו.

3. הגדל את קיבולת הסוללה בעזרת סיליקון טהור המופק מחול

באוניברסיטת ריברסייד, קבוצת חוקרים, בחיפוש אחר גישה חלופית לסוללות ליתיום-יון, החליטו להחליף גרפיט מסורתי בחול רגיל. בתחילה, מדענים ציינו את בעיית ההידרדרות המהירה של סיליקון ננו, שגם קשה להשיג בכמויות תעשייתיות. לאחר מכן החליטו המדענים לנסות להשתמש בחול הזמין הרגיל.

חול קל לניקוי וקל למריחה בצורה אבקה. החול המטוהר הרטיב במלח ומגנזיום, ואז התחמם להסרת חמצן. אז קיבלנו סיליקון טהור ממבנה נקבובי, שאיפשר לנו להגדיל את יכולת האלמנט פי שלוש, כמו גם להגדיל את היעילות של השימוש בו ולהגדיל את חיי השירות! הייצור הוא לא יקר וידידותי לסביבה.

סוללות כותנה, פולי קפה ופצצה:סוללות פחמן מחליפות ליתיום

4. טען את הטלפון החכם שלך בדרכים

אפילו הבגדים הרגילים ביותר יכולים לשמש כמחולל חשמל, לאחר ששונו אותו מעט, אומרים חוקרים מאוניברסיטת סורי שבמנור פארק (אנגליה). הם מציעים להשתמש במה שמכונה ננו-גנרטורים טריבואלקטריים המסוגלים להמיר את האנרגיה של תנועת פני השטח של בגדים למטען חשמלי. ניתן לאחסן את החשמל הנוצר בדרך זו ולהעביר אותה לסוללת ליתיום רגילה, או להפעיל אותה ישירות על ידי מכשיר נייד (נגן, טלפון וכו ').

ביסודו, לטכנולוגיה של גנרטורים ננו-טריבואלטיים אין מגבלות מעשיות, היא ניתנת ליישום אפילו בקירות בתים, בלוחות סלילה, בגזעי עצים ובענפים, בצמיגי מכוניות וכו '- בכל מקום שיש בו רעידות או חיכוכים. מערכת כזו תאפשר שימוש באנרגיה מתנועה של כל דבר - להטעין את הסוללות של אורות לילה, גאדג'טים, segways וכדומה. עוד על כך:ננו-גנרטורים לטעינת מכשירים ניידים

5. העבירו אנרגיה לסוללה בצורה של אולטרסאונד

הרעיון להעביר אנרגיה חשמלית "באוויר" אינו חדש. אבל מדוע לא לנסות להשתמש באולטרסאונד למטרה זו? האסטרוביולוגית מרדית פרי מציעה לשלב משדרי קולי באלמנטים פנים. אולטרסאונד של טווח מסוים אינו נשמע לאנשים ובעלי חיים, כך שניתן לשלוח גלי קול די בבטחה ישירות לגאדג'ט, ובכך לספק טעינה אלחוטית.

פלטה בעובי 5.5 מ"מ משמשת כמשדר במערכת כזו, שמופעלת אוטומטית רק כאשר גאדג'ט נטענת נמצא באזור פעולתו. גל אנרגיה קולי מכוון בצורה של קרן ממוקדת ומתקבל על ידי מקלט שטוח המותקן על מכשיר נטענת. בניגוד ל- Wi-Fi, מערכת uBeam באולטראסאונד אינה יכולה להתגבר על קירות, אך האנרגיה נשלחת בצורה מרוכזת מאוד.

אין סוף סוללות חיים

בעיית הסוללות מכל סוג שהיא היא מספר מצומצם של מחזורי חיים, כלומר ניתן לטעון ולפרוק אותם לא מספר אינסופי של פעמים. יהיה נחמד ליצור סוללה שלעולם לא ניתן להחליף בסוללה חדשה, אלא פשוט לטעון כשצריך, ולעשות זאת כמה פעמים שתרצו. באוניברסיטת קליפורניה, ארווין יצר כמעט סוללה אידיאלית שכזו!

חוקרים פיתחו סוללה המבוססת על חוטים מחוטים מזהב שיכולים לעמוד עד 200,000 מחזורי פריקת טעינה מבלי להפחית את הקיבולת.החיווט דק פי אלפי השיער מאפשר ליצור אזורי שטח ענקיים עם מוליכות גבוהה מספיק. ננו-חוטים מצופים מעטפת מיוחדת העשויה אלקטרוליט הליום ותחמוצת מנגן, אשר אפשרה להשיג עמידות מוחלטת בפני השפלה. החלטה זו נחשבת לאחת המבטיחות ביותר כיום.

7. גרפן פותח אופקים חדשים

Grabat יצרה סוללות המבוססות על צורה מיוחדת של פחמן - גרפן. כיום מדובר בסוללות גרפן שהן הטובות ביותר שקיימות בשוק. הם מאפשרים, למשל, לנהוג במכונית חשמלית 750 ק"מ בתשלום יחיד.

ביסודו, סוללות כאלה יכולות להיטען תוך מספר דקות ולתת טעינה חזקה פי 30 יותר מקודמות ליתיום-יון. כבר עכשיו, סוללות כאלה מותקנות בכלי רכב אוויריים בלתי מאוישים, בנוסף, הן צוברות פופולריות רבה ברכבים חשמליים וככוננים לתחנות כוח ביתיות.

8. סוללות קצף מבטיחות להיות זולות

מהנדסי פריוטו מסתמכים על סוללות מצב מוצק שנוצרו על ידי הדפסה ומבוססות על קצף נחושת עם מפריד אלקטרופolymerized. כך, מתכננת החברה ליצור את הסוללות הבטוחות, הזולות ביותר, טעונות מהירות ועמידות לאורך זמן, שצפיפות הטעינה בה תהיה גבוהה פי 5 מסוללות ליתיום מודרניות.

9. נתרן - מתחרה ליתיום

נתרן הוא אחד היסודות הכימיים הנגישים ביותר על פני כדור הארץ. מקבוצת מדענים מיפן מתכננים לייצר סוללה מסוג חדש. כאן אין צורך בליתיום נדיר, והיכולת מבטיחה להיות גבוהה פי 7 מזו!

מאז שנות ה -80 של המאה ה -19 נתרן נחקר באופן פעיל כבסיס למקורות אנרגיה, וכעת, באמצעות מלח וטכנולוגיות מודרניות, הפך אפשרי מבחינה טכנית להפוך סוללת נתרן-יון לזולה מספיק. עם זאת, צפוי שיעברו עוד כמה שנים לפני תחילת יישום מעשי נרחב.

10. מימן לטעינת גאדג'טים

לאחרונה הופיעו למכירה מטענים חכמים חריגים לחלוטין לציוד נייד המופעל באמצעות דלק מימן. מוצר זה נקרא Upp. מימן בטוח לסביבה ורק אדי מים נוצרים במהלך הטעינה. מספיק תא מימן אחד ל -5 טעינות מלאות של סמארטפון ממוצע. כרגע המכשיר אינו מבוקש במיוחד בגלל העלות הגבוהה, אך הרעיון נראה לרבים מאוד מעניין ומבטיח.

יעילות פאנלים סולאריים

5 פאנלים סולאריים יוצאי דופן של העתיד

5 עיצובים יוצאי דופן של מחוללי רוח

בעזרת אנרגיית הכובד - איך זה אפשרי