Oglekļa baterijas aizvieto litiju

Kopš 2014. gada ASV un Japānas uzņēmums Power Japan Plus, kas nodarbojas ar augstas veiktspējas akumulatoru materiālu meklēšanu un attīstību, ir uzsācis jauna tipa akumulatoru ražošanu. Izstrādāšanā aktīvi piedalījās Kjušu universitātes zinātnieki. Šajās baterijās pamatā ir organiskais elektrolīts, kas tomēr darbojas ar katodu un anodu, kas izgatavots no kompozīta, kas izgatavots uz oglekļa bāzes, un ogleklis baterijām ir izgatavots no kokvilnas, kafijas pupiņām vai bambusa.

Jaunās baterijas sauc par Ryden (Ryden divkāršās oglekļa baterijas). Atšķirībā no mūsdienu populārajiem litija jonu baterijas, divkārša oglekļa Ryden baterijas ir visefektīvākie un pilnīgi videi draudzīgi. Retie un smagie metāli šeit netiek izmantoti, tāpēc baterijas nav dārgas un ir pilnībā pārstrādājamas. Pašlaik tas ir labākais veids, kā uzglabāt elektroenerģiju.

Ja paskatās uz litija jonu baterijām, kuras 1991. gadā sākotnēji izveidoja Sony Energitech, tām, protams, ir ievērojamas priekšrocības:

• ātri uzlādēt un lēnām izlādēt;

• ir zema pašizlāde aptuveni 10%;

• spēj darbināt visplašāko ierīču klāstu, sākot no mobilajiem tālruņiem un beidzot ar sarežģītiem kosmosa kuģiem.

Tomēr litijam, neraugoties uz tā vieglo svaru un labu īpatnējo enerģijas blīvumu, ir arī trūkumi: oglekļa nospiedums, toksicitāte, augstās izmaksas un ierobežotie komponenti. Šie litija trūkumi pamudināja Japānas pētniekus meklēt mazāk toksiskas alternatīvas ar mazāku risku videi un iespēju to viegli iznīcināt.

Divkāršās oglekļa bateriju īpatnējā ietilpība ir salīdzināma ar litija jonu akumulatoriem, taču drošības ziņā jaunie akumulatori ir ievērojami pārāki par litija joniem. Turklāt jaunās baterijas kalpo daudz ilgāk un ātrāk uzlādējas, kas mūsdienās padara tās par lielisku alternatīvu.

2014. gada vasarā Taisan Team testēja jaunas baterijas uz elektriskā sacīkšu auto, un rezultāti pārsniedza visas cerības. Vieglais Ryden akumulators sacīkšu laikā nepārkarsa, un autovadītājam parasti nevajadzēja apstāties vai palēnināties, kad akumulators sasniedz bīstamu temperatūru. Tas ir, akumulators, kura pamatā ir lielgabarīta "dubultā oglekļa" dzesēšanas sistēma, principā nav vajadzīgs.

Ražotājs, protams, neatklāj visas smalkumus attiecībā uz akumulatora ierīci, tomēr apgalvo, ka ir unikāls ķīmiskais process, kas notiek starp anodu un katodu, kas izgatavots no paša parastā oglekļa. Tajā pašā laikā akumulators ir ķīmiski pilnīgi stabils un nav bīstams ne videi, ne cilvēkiem, piemēram, litija joniem.

Tikmēr testi parādīja lādēšanas ātrumu 20 reizes lielāku par līdzīgas ietilpības litija jonu akumulatoru lādēšanas ātrumu! Vienas šūnas nominālais spriegums ir 4 volti. Kalpošanas laiks ir par 50% lielāks nekā labākajiem litija analogiem - 3000 salīdzinājumā ar iepriekšējiem maksimāli iespējamajiem 2000 uzlādes-izlādes cikliem.

Divkāršā oglekļa bateriju ražošana nav saistīta ar esošajām litija jonu akumulatoru līniju izmaiņām, un tāpēc, ka sastāvdaļu sarakstā nav retu metālu, ir izslēgta atkarība no izejvielu tirgus cenām. Arī apglabāšanas izmaksas vairs nav problēma, un pati produkcija gandrīz pilnībā nav atkritumi.

Šāds kolosāls tehnoloģiskais lēciens bija kompromisa rezultāts, pie kura nonāca ražotāji un izstrādātāji, viņi sasniedza vēlamo līdzsvaru, ”paziņojumā presei sacīja Power Japan Plus tehniskais direktors Kaname Takeya.

Okinavas prefektūrā tika sākta Ryden 18650 bateriju ražošana pilnā apjomā. Un tagad drošas un efektīvas baterijas ir pieejamas dažādiem lietojumiem, sākot no medicīniskā aprīkojuma un beidzot ar elektriskajiem transportlīdzekļiem, kuriem Power Japan Plus var piegādāt komponentus lielas ietilpības akumulatoru radīšanai, lai elektrisko transportlīdzekļu ražotāji varētu iegūt nepieciešamo jaudu pašmontāžai.

Kopš 2014. gada Oregonas universitātes ķīmiķi meklē videi draudzīgu litija aizstājēju. Meklējot efektīvu bioloģisko materiālu, viņi atklāja ķīmisku komponentu, kas varētu radīt revolūciju elektrisko akumulatoru nozarē. "Šūpulis līdz šūpulim" - tas ir jēdziena nosaukums, kas paredz 100% no cilvēka dzīves procesā iegūto materiālu atkārtotu izmantošanu: produkts tiek izveidots no jauna vai no izejmateriāla iegūts jauns.

Jauninājums ir bīstamo atkritumu iznīcināšana, tos atkārtoti izmantojot akumulatoru ražošanā. Pētnieku grupa atklāja iespēju no policikliskiem aromātiskiem ogļūdeņražiem izveidot lētas un uzticamas baterijas.

Policikliskie aromātiskie ogļūdeņražu (PAH) savienojumi ir piesārņotāji, un tos var atrast visur. Šo savienojumu pārstrāde ļaus jums izveidot ilgtspējīgas baterijas, vienlaikus sakopjot vidi. Būdami ogļūdeņražu sadegšanas produkti, PAO izdalās caur ūdeni, augsni, gaisu un ir iekļauti videi visnekaitīgāko vielu sarakstā.

Akumulators, kas tika izstrādāts Izcelsmes universitātē, saturēs oglekļa anodu un katodu, kura pamatā ir PAH. Īpaša interese ir viela koronīns. Koronīns cietā kristāliskā formā ir drošs. Pēc testa rezultātiem izrādījās, ka jonu ietilpība ir diezgan liela, struktūra ir ķīmiski stabila, un nākotnē būs iespējams iegūt baterijas, kas ir lieliski piemērotas saules un vēja enerģijas taupīšanai ar nolūku to vēl izmantot.

Koronīnam ir ļoti lielas priekšrocības salīdzinājumā ar to pašu oglekli: ogleklis nav saderīgs ar neūdens elektrolītu, savukārt koronīnam tā nemaz nav problēma! Tas ir, baterijas izrādīsies bez apkopes un vienlaikus uzticamas un stabilas. Starp citu, pētījumi par zvaigžņu veidošanos parādīja, ka PAH atrodas “Brīvības statujas” miglājā, tas ir, saule, iespējams, izcēlās arī no PAH saturošās vides - “enerģija, kas nāk no zvaigznēm, tiks izmantota baterijās un atgriezīsies pie mums atkal un atkal ”Sacīja Hanens Khattabs, Ph.D. no Kvebekas Universitātes Monreālā.

Acīmredzot nākotne joprojām ir ar oglekļa baterijām. Tie būs lēti izgatavojami, netoksiski, videi draudzīgi un cilvēkiem. Ogleklis ir plaši pieejams. Parastās ogles satur 80% oglekļa. Jebkuru dzīvu vai mirušu organismu raksturo oglekļa savienojumu saturs.

Dzīve nav iespējama bez oglekļa. Augi saņem oglekļa savienojumus no gaisa, sakņu sistēmas veidošanai izmanto oglekli. Dzīvnieki ar pārtiku iegūst oglekli. Abas no tām to izdala oglekļa dioksīda sastāvā. Vienā vai otrā veidā oglekļa netrūkst, un tas mums dod zināmu cerību.