סוללות עם סוכר, כלור ופחמן. כיצד והיכן נשמור אנרגיה בעתיד

טלפונים, מכוניות חשמליות, תחנות חלל – כל המכשירים האלה צריכים איכותיים, עוצמתיים ועוצמתיים

כדי לענות על צרכים אלה, מהנדסים ומדענים יוצריםסוללות חריגות, למשל עם מתכות אלקליות, סוכר או פחמן.

כיצד תפעל סוללת העתיד?

צוות בינלאומי של מדענים בראשות דארן האן ובסיוע מהנדסי LG פיתח סוללת מצב מוצק בעלת ביצועים גבוהים עם אנודת סיליקון טהורה.זה נקרא הסוללה של העתיד כי זה מעולה המאפיינים שלהכל האנלוגים.

כדי ליצור סוללה כזו, המחבריםשילב שתי גישות לייצור סוללות למכוניות חשמליות, כך שלסוללה יש אלקטרוליט במצב מוצק ואנודת סיליקון. הסוללה שהתקבלה נבדקה על ידי צוות בינלאומי ואושרה כבטוחה.

זה יכול לשמש גם לא רק במכוניות חשמליות, אלא גם ברשתות חשמל.

מדוע מדענים מפתחים כל הזמן סוגים חדשים של סוללות? מה רע באלה בהם אנו משתמשים כיום?

לרוב, אנו משתמשים סוללות ליתיום-יון, הם יכולים להימצא בכל מקום: טלפונים, מחשבים ניידים, מצלמות.סוללות כאלה רחוקות מלהיות אידיאליות: הן יכולות לאחסן אנרגיה במשך זמן רב ובכמויות גדולות, אך הן מתבלות במהירות, והן גם תובעניות על הטמפרטורה במהלך השימוש ואינן יכולות לעמודזה האחרון משפיע על המבצע, למשל, במכוניות חשמליות.

הבעיה היא שמבנה הגבישסוללות ליתיום-יון משתנות בכל מחזור פריקה של טעינה. המשמעות היא שסידור האטומים, שסיפק בתחילה את הביצועים הנדרשים, הופך להיות שונה.

קורוזיה מתרחשת גם בסוללה.כל אלקטרודה מחוברת לאספן זרם, בדרך כלל מתכת כגון נחושת לאנודה ואלומיניום לקתודה. אם אלמנט חיבור זה מתחיל להידרדר ולהתמוטט, משטח הקולט הנוכחי יתעוות גם הוא. לכן, אם המתכת מושחתת, היא אינה יכולה להניע אלקטרונים ביעילות.

בעיה נוספת עם סוללות מודרניות היא החומר שממנו הם עשויים.רובם משתמשים בקובלט – 60% מאספקת הקובלט העולמית הולכתמקונגו, ולכן התלות של השוק היא גבוהה מאוד בשל בעיות עם יבוא, הם יכוליםהייצור העולמי סובל.

אם סוללות הליתיום-יון אינן מתפקדות היטב, האם סוללות האנודה הסיליקוניות האחרונות יחליפו אותן?

כן, אבל זה לא כל כך פשוט.לכל טכנולוגיה יש חסרונות. כיום, סוללות אנודות סיליקון משמשות, למשל, בטסלה. לדברי אילון מאסק, סיליקון בסוללות לרכב חשמלי עוזר להגדיל את הטווח ב -6%. כמו כן, לסוללות כאלה יש קיבולת ספציפית גבוהה יחסית - מדובר בכ- 3,600 mA * h / g.

אבל יש גם בעיות: למשל, סוג זה של אנודה אינו יציב, כך שהוא יכולאם הוא בא במגע עם אלקטרוליט נוזלי, סיליקון עושה עבודה גרועה של אחסון אנרגיה.במקרה זה, המנוע החשמלי מאבד את כוחו.אם האחוז שלה הוא קטן, אז הצמיחה תהיה גםהביצועים נשארים מינימליים.

אילו סוללות אחרות עשויות להופיע במכשירים שלנו בעתיד?

• סוללת ליתיום פחמן

מהנדסי מאהל יחד עםיצרנית הסוללות Allotrope Energy יצרה ארכיטקטורה חדשה לסוללות ליתיום-פחמן המבוססות על קבלים-על. הסוללה החדשה עשויה מאנודה במהירות גבוהה בשילוב קתודה. שני החלקים מופרדים על ידי אלקטרוליט אורגני. הוא יכול לטעון במהירות קבלים -על ולאחסן אנרגיה בצפיפות גבוהה. היזמים הצליחו לטעון בעזרתו טוסטוס חשמלי תוך 90 שניות.

• סוללת ליתיום גופרית עם סוכר

מחברי יצירה מדעית נוספת יצרו ליתיום-גופריתסוללה וסוכר משומש כדי להפוך אותו ליציב יותר. חלק מהחומרים המבוססים על סוכר יכולים למנוע התדרדרות במשקעים גיאולוגיים ולשמור גם על קשרים חזקים בין סולפידים. כתוצאה מכך, הסוללה עם הסוכר הפגינה קיבולת של כ 700 mAh / g ויותר מ -1,000 מחזורים.

• סוללת כלור מתכת אלקלית

חוקרים מאוניברסיטת סטנפורדפיתחה סוללת כלור מתכת אלקלית: היא מבוססת על ההמרה הכימית ההפוכה של נתרן כלורי (Na / Cl2) או ליתיום כלוריד (Li / Cl2) לכלור. התא שהתקבל הראה יכולת פריקה גבוהה למדי - 2 800 mA * h / g של הקתודה. אך לאחר מחזור השימוש הראשון, הקיבולת חלה. למרות זאת, הסוללה הצליחה היטב.

סוללות העתיד יהיו עשויות מחומרים נפוצים וקלים למחזור, וגם יתחילולאחסן אנרגיה בצפיפות גבוהה וכמעט ללא קורוזיה.עד כה, מהנדסים ופיזיקאים לא הצליחו ליצור את הנוסחה המושלמת עבור הסוללה, אך הצורך באגירת אנרגיה יעילה נמשךלגדול, אז אנחנו נראה הרבה יותר פתרונות יוצאי דופן בכיוון זה.

קרא עוד

הוקינג צדק, אך לפעמים טעה: הרעיונות הנועזים ביותר של המדען

תרופות נגד שפעת עשויות לסייע לנגיף

טיל היפר -סוני סיני הקיף את כל הגלובוס. איך זה אפשרי ומה ידוע עליה