Въглеродните батерии заменят литиевите

От 2014 г. американско-японската компания Power Japan Plus, ангажирана с търсенето и разработването на материали за високоефективни батерии, стартира производството на нов тип батерии. Учени от университета Кюшу взеха активно участие в разработката. Тези батерии имат основно органичен електролит, който обаче работи с катод и анод, изработен от въглероден композит, а въглеродът за батериите е от памук, кафе на зърна или бамбук.

Новите батерии се наричат ​​Ryden (Ryden двойна въглеродна батерия). За разлика от популярните днес литиево-йонни батерии, дву въглеродни батерии Ryden са най-ефективните и напълно екологични. Тук не се използват редки и тежки метали, така че батериите не са скъпи и са напълно рециклируеми. В момента това е най-добрият начин за съхранение на електрическа енергия.

Ако погледнете литиево-йонните батерии, първоначално създадени през 1991 г. от Sony Energitech, те, разбира се, имат значителни предимства:

• бързо презареждане и бавно освобождаване;

• имат ниско саморазреждане в района от 10%;

• в състояние да захранва широк спектър от устройства, от мобилни телефони до сложни космически апарати.

Литият обаче, въпреки лекото си тегло и добрата специфична енергийна плътност, има и недостатъци: въглероден отпечатък, токсичност, висока цена и оскъдни компоненти. Тези недостатъци на лития подтикнаха изследователи от Япония да търсят по-малко токсични алтернативи, с по-малък риск за околната среда, с възможност за лесно изхвърляне.

Специфичният капацитет на дву въглеродните батерии е съпоставим с литиево-йонните батерии, но по отношение на безопасността новите батерии са значително по-добри от тези с литий. Освен това новите батерии запазват работния си живот много по-дълго и се зареждат по-бързо, което ги прави отлична алтернатива днес.

През лятото на 2014 г. екипът на Taisan тества нови батерии на електрически състезателен автомобил и резултатите надхвърлят всички очаквания. Леката батерия Ryden не се прегрява по време на състезанието и шофьорът по принцип не се нуждае от спиране или забавяне, когато батерията достигне опасна температура. Тоест, батерията, базирана на „двойно въглеродните“ обемисти системи за охлаждане, по принцип не е необходима.

Производителят, разбира се, не разкрива всички тънкости, свързани с устройството на батерията, обаче, той твърди уникален химичен процес, който протича между анода и катода, направен от самия обикновен въглерод. В същото време батерията е химически напълно стабилна и не опасна, като литиево-йонната, нито за околната среда, нито за хората.

Междувременно тестовете показаха скорост на зареждане 20 пъти по-голяма от скоростта на зареждане на литиево-йонните батерии с подобен капацитет! Номиналното напрежение на една клетка е 4 волта. Работният живот е с 50% по-висок от най-добрите литиеви аналози - 3000 спрямо предходните максимално достижими 2000 цикъла на зареждане-заряд.

Производството на двойни въглеродни батерии не е свързано с промяна в съществуващите линии за литиево-йонни батерии и поради липсата на редки метали в списъка на компонентите зависи от пазарните цени на суровините. Разходите за изхвърляне също са престанали да бъдат проблем, а самата продукция е почти напълно без отпадъци.

Подобен колосален технологичен скок беше резултат от компромис, до който производителите и разработчиците стигнаха, те постигнаха желания баланс ", казва Канаме Такея, технически директор на Power Japan Plus в съобщение за пресата.

Пълномащабното производство на батерии Ryden 18650 започна в префектура Окинава. Сега вече са достъпни безопасни и ефективни батерии за различни приложения, вариращи от медицинско оборудване до електрически превозни средства, за които Power Japan Plus може да достави компоненти за създаване на батерии с голям капацитет, така че производителите на електрически превозни средства да получат необходимия капацитет за самостоятелно сглобяване.

От 2014 г. химиците от Университета в Орегон търсят екологично чист заместител на литий. В търсене на ефективен биоматериал те откриха химичен компонент, който може да революционизира индустрията на електрически батерии. Cradle to Cradle - това е името на концепцията, която предполага 100% повторна употреба на материали, получени в процеса на човешкия живот: продуктът се пресъздава или се получава нов от изходния материал.

Иновацията се състои в изхвърлянето на опасни отпадъци чрез повторната му употреба в производството на батерии. Екип от изследователи откриха възможността за създаване на евтини надеждни батерии от полициклични ароматни въглеводороди.

Полицикличните ароматни въглеводородни (PAH) съединения са замърсители и могат да бъдат намерени навсякъде. Рециклирането на тези съединения ще ви позволи да създавате устойчиви батерии, като същевременно почиствате околната среда. Като продукти от изгарянето на въглеводороди, PAH се разпространяват през вода, почва, въздух и са включени в списъка на най-вредните за околната среда вещества.

Батерията, която е разработена в университета в Оригон, ще съдържа въглероден анод и катод на базата на PAH. Особен интерес представлява веществото коронин. Коронинът в твърда кристална форма е безопасен. Според резултатите от теста се оказа, че йонният капацитет е доста висок, структурата е химически стабилна и в бъдеще ще бъде възможно да се сдобият с батерии, които са напълно подходящи за спестяване на енергията на слънцето и вятъра с оглед на по-нататъшното му използване.

Има много голямо предимство на коронина пред същия въглерод: въглеродът е несъвместим с неводен електролит, докато за коронина това изобщо не е проблем! Тоест батериите ще се окажат без поддръжка и в същото време надеждни и стабилни. Между другото, проучвания относно образуването на звезди показаха, че PAH присъстват в мъглявината „Статуя на свободата“, тоест Слънцето вероятно също се е появило от околната среда, съдържаща PAHs - „енергията, идваща от звездите, ще се използва в батерии и ще се връща при нас отново и отново ”, Каза Ханен Хатаб, доктор от университета в Квебек в Монреал.

Очевидно бъдещето все още е с въглеродни батерии. Те ще бъдат евтини за производство, нетоксични, екологични и за хората. Въглеродът е широко разпространен. Обикновените въглища съдържат 80% въглерод. Всеки жив или мъртъв организъм се характеризира със съдържанието на въглеродни съединения.

Животът е невъзможен без въглерод. Растенията получават въглеродни съединения от въздуха, използват въглерод за образуване на кореновата система. Животните получават въглерод с храната. И двамата го отделят в състава на въглероден диоксид. Така или иначе, въглеродът не е в недостиг и това ни дава известна надежда.