Tehnologije prihodnosti, ki se ne želijo prenesti v svet

2024 Avtor: Seth Attwood | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 16:16

Z mojega vidika so to običajni triki parazitov. In vse to se naredi samo zaradi dobička (dobička)!

Za sedanjo civilizacijo se je vse to zgodilo v času Tesle. Toda paraziti so takrat jasno razumeli, da bodo ljudje končali, če bodo imeli dostop do brezplačne energije.

Vsi izumi so bili skriti pod krpo, kjer so vsi zdaj.

In to se bo nadaljevalo do trenutka, ko se sedanji razvoj »znanosti« ne zakoplje v pravo slepo ulico. In bodisi se bodo paraziti predali in odprli skrinjo z izumi vseh znanstvenikov, ki so jih ubili (kar je malo verjetno).

Ali pa bodo paraziti znova poskušali organizirati katastrofo v planetarnem obsegu, da bi vse pregnali nazaj v kameno dobo in začeli znova - zanje je to idealna možnost.

S čim bomo "jedli"?

To je paradoks, a kljub izjemni poti, ki jo je elektronika naredila v zadnjih 30 letih, so vse mobilne naprave še vedno opremljene z litij-ionskimi baterijami, ki so prišle na trg že leta 1991, ko je bil običajni CD predvajalnik vrhunec tehnike. misel v prenosni tehnologiji.

Številne uporabne lastnosti novih vzorcev v elektroniki in pripomočkih so izravnane s kratkim časom napajanja teh naprav iz mobilne baterije. Znanstveno milo in izumitelji bi že zdavnaj stopili naprej, a jih drži »sidro« baterije.

Oglejmo si, katere tehnologije lahko v prihodnosti spremenijo svet elektronike.

Najprej malo zgodovine

Najpogosteje se litij-ionske (Li-ion) baterije uporabljajo v mobilnih napravah (prenosni računalniki, mobilni telefoni, dlančniki in drugi). To je posledica njihovih prednosti pred prej široko uporabljenimi nikelj-metal-hidridnimi (Ni-MH) in nikelj-kadmijevimi (Ni-Cd) baterijami.

Li-ionske baterije imajo veliko boljše parametre. Vendar pa je treba upoštevati, da imajo Ni-Cd baterije eno pomembno prednost: sposobnost zagotavljanja visokih tokov praznjenja. Ta lastnost ni kritičnega pomena pri napajanju prenosnikov ali mobilnih telefonov (kjer delež Li-ion doseže 80 % in je njihov delež vedno večji), je pa kar nekaj naprav, ki porabljajo velike tokove, npr. električnega orodja, električnih brivnikov itd. P. Do zdaj so bile te naprave skoraj izključno v domeni Ni-Cd baterij. Trenutno pa so se, zlasti v zvezi z omejevanjem uporabe kadmija v skladu z direktivo RoHS, okrepile raziskave nastajanja brezkadmijevih baterij z visokim izpustnim tokom.

Primarne celice ("baterije") z litijevo anodo so se pojavile v zgodnjih 70. letih 20. stoletja in so zaradi visoke specifične energije in drugih prednosti hitro našle uporabo. Tako se je uresničila dolgoletna želja po ustvarjanju kemičnega vira toka z najbolj aktivnim redukcijskim sredstvom, alkalijsko kovino, kar je omogočilo dramatično povečanje tako delovne napetosti baterije kot njene specifične energije. Če je bil razvoj primarnih celic z litijevo anodo kronan z razmeroma hitrim uspehom in so takšne celice trdno zavzele svoje mesto kot napajalniki za prenosno opremo, je ustvarjanje litijevih baterij naletelo na temeljne težave, ki so jih premagali več kot 20 let.

Po številnih testiranjih v osemdesetih letih se je izkazalo, da je problem litijevih baterij zasukan okoli litijevih elektrod. Natančneje, okoli aktivnosti litija: procesi, ki so se odvijali med delovanjem, so na koncu pripeljali do burne reakcije, imenovane "prezračevanje z emisijo plamena". Leta 1991 je bilo v proizvodne obrate odpoklicano veliko število litijevih baterij za ponovno polnjenje, ki so bile prvič uporabljene kot vir napajanja za mobilne telefone. Razlog je v tem, da se je med pogovorom, ko je trenutna poraba največja, iz baterije oddajal plamen, ki je uporabniku mobilnega telefona opekel obraz.

Zaradi nestabilnosti, ki je značilna za kovinski litij, zlasti med polnjenjem, so se raziskave preselile na področje ustvarjanja baterije brez uporabe Li, ampak z uporabo njegovih ionov. Čeprav litij-ionske baterije zagotavljajo nekoliko nižjo gostoto energije kot litijeve baterije, so litij-ionske baterije varne, če imajo ustrezne pogoje polnjenja in praznjenja. Vendar pa so ni imun na eksplozije.

Tudi v tej smeri, medtem ko se vse poskuša razvijati in ne miruje. Na primer, razvili so se znanstveniki s tehnološke univerze Nanyang (Singapur). nova vrsta litij-ionske baterije z rekordno zmogljivostjo … Prvič, napolni se v 2 minutah do 70 % svoje največje zmogljivosti. Drugič, baterija deluje skoraj brez degradacije že več kot 20 let.

Kaj lahko pričakujemo naslednje?

natrij

Po mnenju mnogih raziskovalcev bi morala ta alkalna kovina nadomestiti drag in redek litij, ki je poleg tega kemično aktiven in požarno nevaren. Načelo delovanja natrijevih baterij je podobno kot pri litijevih - za prenos naboja uporabljajo kovinske ione.

Že vrsto let se znanstveniki iz različnih laboratorijev in inštitutov spopadajo s pomanjkljivostmi natrijeve tehnologije, kot so počasno polnjenje in nizki tokovi. Nekaterim je uspelo rešiti problem. Na primer, predprodukcijski vzorci baterij poadBit se napolnijo v petih minutah in imajo pol do dvakrat večjo zmogljivost. Po prejemu več nagrad v Evropi, kot so nagrada Innovation Radar Prize, Eureka Innovest Award in več drugih, je podjetje prešlo na certificiranje, gradnjo tovarn in pridobivanje patentov.

Grafen

Grafen je ravna kristalna mreža ogljikovih atomov, debela en atom. Zahvaljujoč svoji veliki površini v kompaktnem volumnu, ki je sposoben shraniti naboj, je grafen idealna rešitev za ustvarjanje kompaktnih superkondenzatorjev.

Obstajajo že eksperimentalni modeli z zmogljivostjo do 10.000 Faradov! Takšen superkondenzator je ustvaril Sunvault Energy v povezavi z Edison Power. Razvijalci trdijo, da bodo v prihodnosti predstavili model, katerega energija bo dovolj za napajanje celotne hiše.

Takšni superkondenzatorji imajo številne prednosti: možnost skoraj takojšnjega polnjenja, prijaznost do okolja, varnost, kompaktnost in tudi nizke stroške. Zahvaljujoč novi tehnologiji za proizvodnjo grafena, podobnem tiskanju na 3D-tiskalniku, Sunvault obljublja skoraj desetkrat nižjo ceno baterij kot litij-ionske tehnologije. Vendar je do industrijske proizvodnje še daleč.

Sanvault ima tudi konkurente. Skupina znanstvenikov z avstralske univerze Swinburn je predstavila tudi grafenski superkondenzator, ki je po zmogljivosti primerljiv z litij-ionskimi baterijami. Lahko se napolni v nekaj sekundah. Poleg tega je prilagodljiv, kar mu bo omogočilo uporabo v napravah različnih oblik in celo v pametnih oblačilih.

Atomske baterije

Jedrske baterije so še vedno zelo drage. Pred nekaj leti je bilo Tukaj so informacije o jedrski bateriji. V bližnji prihodnosti se ne bodo mogli kosati z znanimi litij-ionskimi baterijami, a jih ne moremo mimo omeniti, saj so viri, ki neprekinjeno proizvajajo energijo že 50 let, veliko bolj zanimivi kot polnilne baterije.

Njihov princip delovanja je v nekem smislu podoben delovanju sončnih celic, le da so namesto sonca vir energije v njih izotopi z beta sevanjem, ki ga nato absorbirajo polprevodniški elementi.

Za razliko od gama sevanja je beta sevanje praktično neškodljivo. Je tok nabitih delcev in je zlahka zaščiten s tankimi plastmi posebnih materialov. Aktivno se absorbira tudi v zraku.

Danes se razvoj takšnih baterij izvaja na številnih inštitutih. V Rusiji so NUST MISIS, MIPT in NPO Luch napovedali skupno delo v tej smeri. Pred tem je podoben projekt začela Tomska politehnična univerza. Pri obeh projektih je glavna snov nikelj-63, pridobljen z nevtronskim obsevanjem izotopa niklja-62 v jedrskem reaktorju z nadaljnjo radiokemično obdelavo in separacijo v plinskih centrifugah. Prvi prototip baterije naj bi bil pripravljen leta 2017.

Vendar pa so takšni beta-voltaični napajalniki nizke moči in izjemno dragi. V primeru ruskega razvoja lahko ocenjeni stroški miniaturnega vira energije znašajo do 4,5 milijona rubljev.

Nickel-63 ima tudi konkurente. Na primer, Univerza v Missouriju že dolgo eksperimentira s stroncijem-90 in komercialno je mogoče najti miniaturne beta-voltaične baterije na osnovi tritija. Po ceni okoli tisoč dolarjev so sposobni napajati različne srčne spodbujevalnike, senzorje ali kompenzirati samopraznjenje litij-ionskih baterij.

Strokovnjaki so za zdaj mirni

Kljub pristopu k množični proizvodnji prvih natrijevih baterij in aktivnemu delu na napajalnikih z grafenom pa strokovnjaki v industriji v naslednjih nekaj letih ne napovedujejo nobenih revolucij.

V podjetju Liteko, ki deluje pod okriljem Rusnana in v Rusiji proizvaja litij-ionske baterije, menijo, da razlogov za upočasnitev rasti trga zaenkrat ni. "Stalno povpraševanje po litij-ionskih baterijah je predvsem posledica njihove visoke specifične energije (shranjene na enoto mase ali prostornine). Po tem parametru trenutno nimajo tekmecev med serijsko proizvedenimi polnilnimi kemičnimi viri energije," komentarji v podjetju.

Vendar pa je v primeru komercialnega uspeha istih natrijevih poadBit baterij mogoče trg preoblikovati v nekaj letih. Razen če lastniki in delničarji želijo dodatno zaslužiti z novo tehnologijo.