10 nejlepších bateriových technologií pro nabíjení a ukládání budoucí energie

Všechny digitální zařízení, jako jsou přehrávače, smartphony, hlasové záznamníky a další nositelná zařízení, jakož i elektromobily, jsou ve svých schopnostech stále sofistikovanější. Omezení jsou dána hlavně omezeným množstvím energie uložené v bateriích.

Například chytrý telefon funguje po příštím nabití maximálně 2 dny. Teď pokud baterie vylepšit, učinit je více prostornými, pak by práce na jedno nabití mohla být mnohokrát prodloužena.

Chytré telefony se bohužel v posledních 10 letech vyvíjejí mnohem rychleji než vylepšování technologie baterií. Ale existuje naděje na zlepšení, protože věda nestojí a v posledních letech začali vědci nabízet velmi zajímavá nová řešení. Lze je nazvat bateriovou technologií budoucnosti. Věnujme pozornost některým z nich.

1. Nabijte elektromobil za 5 minut a telefon za 30 sekund

V roce 2022 plánuje izraelská společnost StoreDot zahájit výrobu baterií pro elektromobily a přístroje založené na revoluční technologii lithiových baterií. Tato technologie umožní elektrickým vozidlům obnovit vzdálenost 500 kilometrů za pouhých 5 minut!

Chtějí nahradit grafit, který se obvykle používá v lithiových bateriích, speciální směsí metaloidů, včetně křemíku a některých patentovaných materiálů, které byly syntetizovány teprve nedávno v laboratoři společnosti. Proces vytváření směsi je méně toxický a množství kobaltu v bateriích se sníží na polovinu. Mimochodem, baterie budou také bezpečnější.

Dokonce i název společnosti StoreDot obsahuje náznak malých bioorganických peptidových molekul známých jako nanodoty, které zvyšují hustotu skladování nábojů a poskytují baterie založené na nové technologii s rychlou absorpcí a ukládáním energie.

Mezitím musí vědci překonat některé technické obtíže spojené s potřebou předat během nabíjení velmi velký proud. K tomu je zapotřebí vyspělejší chladicí systém pro kabely a konektory v systému automobilu i přímo na nabíjecí stanici.

Fyzik Viktor Krivchenko o slibných typech baterií, základních problémech při výrobě lithium-sírových proudových zdrojů a výhodách post-lithiových baterií:

2. Jak dobít telefon z okolního hluku

Britští vědci vyvinuli telefon, který může přijímat poplatek jednoduše z hluku, který neustále stojí. Tato technologie je založena na piezoelektrickém jevu. Piezoelektrické nanogenerátory samy v jistém smyslu vydávaly po dlouhou dobu hodně hluku.

A nyní již byly vytvořeny specializované generátory tohoto druhu, které pracují na hluku pozadí a generují z něj elektrický proud pro nabíjení malých baterií. Ve skutečnosti se telefon nabíjí z hluku, který se vždy jednoduše dostal do nervů lidí, a nyní může přinést hmatatelné výhody.

Vědci vytvořili speciální směs, do které byl přidán oxid zinečnatý, a jednoduše touto vrstvou povlečili povrch gadgetu. Takto se ukázalo, že povrch zcela pokrytý piezoelektrickými nanorodami je povrchem zařízení vytvářejícího energii. Tyto nanorody jsou velmi citlivé na zvukové vlny a ohýbají se i od velmi slabého akustického tlaku.

Nanogenerátory transformují tyto kmity na elektrický proud, jehož energie je dostatečná k nabití baterie.Kromě převodu zvukových vln hluku fungují nanogenerátory také z hlasu, který zní během hovoru, takže už při telefonování uživatel částečně obnovuje nabíjení baterie.

3. Zvyšujte kapacitu baterie čistým křemíkem extrahovaným z písku

Na univerzitě v Riverside se skupina vědců při hledání alternativního přístupu k lithium-iontovým bateriím rozhodla nahradit tradiční grafit obyčejným pískem. Vědci zpočátku zaznamenali problém rychlé degradace nanosizovaného křemíku, který je také velmi obtížné získat v průmyslovém množství. Poté se vědci rozhodli vyzkoušet obvyklý dostupný písek.

Písek se snadno čistí a snadno se nanáší v práškové formě. Přečištěný písek byl smáčen solí a hořčíkem a poté zahříván k odstranění kyslíku. Dostali jsme tedy čistý křemík s porézní strukturou, což nám umožnilo trojnásobně zvýšit kapacitu prvku a také zvýšit účinnost jeho použití a prodloužit životnost! Výroba je levná a šetrná k životnímu prostředí.

Baterie pro bavlnu, kávová zrna a bombu:Uhlíkové baterie nahrazují lithium

4. Nabíjejte svůj smartphone na cestách

Podle vědců z University of Surrey v Manor Park v Anglii mohou být jako generátor elektrické energie použity i ty nejběžnější oděvy. Navrhují použití tzv. Triboelektrických nanogenerátorů schopných přeměnit energii povrchového pohybu oděvů na elektrický náboj. Takto vyrobená elektřina může být akumulována a poté převedena na běžnou lithiovou baterii nebo přímo napájena přenosným zařízením (přehrávač, telefon atd.).

Technologie triboelektrických nanogenerátorů nemá v zásadě žádná praktická omezení, lze ji implementovat i ve stěnách domů, v dlažebních deskách, kmenech stromů a větvích, v pneumatikách atd. - kdekoli se vyskytují vibrace nebo tření. Takový systém by umožnil využití energie z pohybu čehokoli - k nabíjení baterií nočních světel, gadgetů, segways a podobně. Více k tomu:Nanogenerátory pro nabíjení přenosných zařízení

5. Přeneste energii na baterii ve formě ultrazvuku

Myšlenka přenosu elektrické energie „vzduchem“ není nová. Ale proč nezkusit pro tento účel použít ultrazvuk? Astrobiolog Meredith Perry navrhuje integrovat ultrazvukové vysílače do prvků interiéru. Ultrazvuk v určitém rozsahu není slyšet pro lidi ani zvířata, takže zvukové vlny mohou být posílány docela bezpečně přímo do gadgetu, čímž poskytují bezdrátové nabíjení.

Deska o tloušťce 5,5 mm slouží jako vysílač v takovém systému, který se automaticky zapne pouze tehdy, je-li dobíjecí zařízení v zóně jeho činnosti. Ultrazvuková vlna energie je směrována ve formě zaostřeného paprsku a je přijímána plochým přijímačem namontovaným na dobíjecím zařízení. Na rozdíl od Wi-Fi nemůže systém uBeam na ultrazvuku překonat zdi, ale energie je vysílána velmi soustředěně.

Baterie s nekonečnou životností

Problémem baterií jakéhokoli typu je omezený počet životních cyklů, to znamená, že je lze nabíjet a vybíjet ne nekonečně mnohokrát. Bylo by hezké vytvořit baterii, kterou by nikdy nebylo možné nahradit novou, ale v případě potřeby ji jednoduše dobijte a proveďte to tolikrát, kolikrát budete chtít. Na Kalifornské univerzitě vytvořil Irwin téměř tak ideální baterii!

Vědci vyvinuli baterii založenou na zlatých nanočásticích, která vydrží až 200 000 cyklů nabití-vybití, aniž by došlo ke snížení kapacity.Zapojení tisíckrát tenčí než vlasy umožňuje vytvořit obrovské povrchové plochy s dostatečně vysokou vodivostí. Nanowire jsou potaženy speciální skořepinou vyrobenou z elektrolytu helia a oxidu manganičitého, což umožnilo získat maximální odolnost proti degradaci. Toto rozhodnutí je dnes považováno za jedno z nejslibnějších.

7. Graphene otevírá nové obzory

Grabat vytvořil baterie založené na speciální formě uhlíku - grafen. V současné době jsou to nejlepší baterie na trhu. Umožňují například řídit elektrický vůz 750 km na jedno nabití.

Tyto baterie se v zásadě mohou nabíjet během několika minut a nabíjet 30krát intenzivněji než předchůdci lithium-iontů. Tyto baterie jsou již instalovány v bezpilotních vzdušných vozidlech, navíc získávají na popularitě v elektrických vozidlech a jako pohony pro domácí elektrárny.

8. Pěnové baterie slibují, že budou levné

Inženýři společnosti Prieto spoléhají na pevné baterie vytvořené tiskem a založené na měděné pěně s elektropolymerizovaným separátorem. Společnost tak plánuje vytvořit nejbezpečnější, nejlevnější, rychle se nabíjející a trvanlivé baterie, jejichž hustota nabití bude 5krát vyšší než u moderních lithiových baterií.

9. Sodík - konkurent lithia

Sodík je jedním z nejdostupnějších chemických prvků na planetě. Je to ze sodíku, že skupina vědců z Japonska plánuje vyrábět nový typ baterie. Vzácné lithium zde není potřeba a kapacita slibuje, že bude 7krát vyšší než jeho kapacita!

Od 80. let 19. století byl sodík aktivně studován jako základ energetických zdrojů a nyní, pomocí soli a moderních technologií, je technicky možné vyrobit sodíko-iontovou baterii dostatečně levnou. Očekává se však, že před začátkem rozsáhlé praktické realizace uplyne několik dalších let.

10. Vodík pro nabíjení gadgetů

V poslední době se v prodeji objevily zcela neobvyklé inteligentní nabíječky pro mobilní zařízení poháněná vodíkovým palivem. Tento produkt se jmenuje Upp. Vodík je bezpečný pro životní prostředí a během nabíjení se tvoří pouze vodní pára. Jedna vodíková buňka stačí na 5 úplných nabití průměrného smartphonu. V současné době není zařízení zvlášť žádané kvůli vysokým nákladům, ale tento nápad se zdá být pro mnohé velmi zajímavý a slibný.

Efektivní solární panely

5 neobvyklých solárních panelů budoucnosti

5 neobvyklých návrhů větrných generátorů

Využití gravitační energie - jak je to možné