10-те най-добри технологии за батерии за зареждане и съхраняване на бъдеща енергия

всички цифровите устройства, като плейъри, смартфони, диктофони и други носими джаджи, както и електрически автомобили, стават все по-сложни в своите възможности. Ограниченията се налагат основно от крайното количество енергия, съхранявана в батериите.

Смартфонът например работи след следващото презареждане за максимум 2 дни. Сега ако батерии подобрете, направете ги по-просторни, след това работата с едно зареждане може да бъде удължена многократно.

За съжаление обаче смартфоните се развиват през последните 10 години много по-бързо от подобряването на технологията на батерията. Но има надежда за подобрение, тъй като науката не стои неподвижна и през последните години учените започнаха да предлагат много интересни нови решения. Те могат да се нарекат технология на батерията на бъдещето. Нека обърнем внимание на някои от тях.

1. Заредете електрическата кола за 5 минути, а телефона - за 30 секунди

През 2022 г. израелската компания StoreDot планира да започне да произвежда батерии за електрически автомобили и джаджи, базирани на революционната технология на литиеви батерии. Технологията ще позволи на електрическите превозни средства да възстановят обхвата от 500 километра само за 5 минути!

Те искат да заменят графита, който обикновено се използва в литиеви батерии, със специална смес от металоиди, включително силиций и някои патентовани материали, които едва наскоро са синтезирани в лабораторията на компанията. Процесът на образуване на сместа е по-малко токсичен и количеството кобалт в батериите ще се намали наполовина. Между другото, батериите също ще бъдат по-безопасни.

Дори името на компанията StoreDot съдържа намек за малки биоорганични пептидни молекули, известни като нанодоти, които увеличават плътността на съхранение на заряда и осигуряват батерии, базирани на нова технология, с бързо усвояване и съхранение на енергия.

Междувременно учените все още не са преодолели някои технически затруднения, свързани с необходимостта от преминаване на много голям ток по време на зареждане. За това е необходима по-модерна система за охлаждане на кабели и конектори както в системата на автомобила, така и директно на станцията за зареждане.

Физикът Виктор Кривченко за обещаващите типове батерии, основни проблеми при производството на литиево-серни източници на енергия и предимствата на пост-литиево-йонните батерии:

2. Как да презаредите телефона си от околен шум

Британските учени са разработили телефон, който може да получава такса просто от шума, който постоянно стои наоколо. Технологията се основава на пиезоелектричния ефект. Самите пиезоелектрични наногенератори отдавна вдигат много шум в определен смисъл.

И сега вече са създадени специализирани генератори от този вид, които работят върху фоновия шум и генерират електрически ток от него за зареждане на малки батерии. Всъщност телефонът се зарежда от шум, който през цялото време просто се набиваше на нервите на хората и сега може да донесе осезаеми ползи.

Изследователите създадоха специална смес, в която беше добавен цинков оксид и просто покриха повърхността на приспособлението с тази смес. По този начин повърхност, изцяло покрита с пиезоелектрични нанороди, се оказа повърхността на апарата, генериращ енергия. Тези нанороди са много чувствителни към звукови вълни и се огъват от излагане дори на много слабо звуково налягане.

Наногенераторите трансформират тези трептения в електрически ток, енергията на който е достатъчна за зареждане на батерията.В допълнение към преобразуването на звукови вълни от шум, наногенераторите работят и от гласа, който звучи по време на разговор, така че само като говори по телефона, потребителят вече частично възстановява заряда на батерията си.

3. Увеличете капацитета на батерията с чист силиций, извлечен от пясък

В университета Ривърсайд група изследователи в търсене на алтернативен подход към литиево-йонните батерии решиха да заменят традиционния графит с обикновен пясък. Първоначално учените отбелязват проблема с бързото разграждане на наноразмерния силиций, който също е много трудно да се получи в промишлени количества. След това учените решили да опитат да използват обичайния наличен пясък.

Пясъкът се почиства лесно и лесно се нанася под формата на прах. Пречистеният пясък се навлажнява със сол и магнезий, след което се нагрява за отстраняване на кислорода. Така получихме чист силиций с пореста структура, което ни позволи да увеличим три пъти капацитета на елемента, както и да повишим ефективността на използването му и да увеличим експлоатационния живот! Производството е евтино и екологично.

Батерии за памук, кафе на зърна и бомба:Въглеродните батерии заменят литиевите

4. Зареждайте смартфона си в движение

Дори и най-обикновените дрехи могат да се използват като генератор на електрическа енергия, като леко са я модифицирали, твърдят изследователи от университета в Съри в Манор Парк (Англия). Те предлагат използването на така наречените триелектрични наногенератори, способни да преобразуват енергията на повърхностното движение на дрехите в електрически заряд. Генерираната по този начин електроенергия може да се съхранява и след това да се прехвърля към обикновена литиева батерия или директно да се захранва от преносимо устройство (плейър, телефон и др.).

По принцип технологията на триелектричните наногенератори няма практически ограничения, може да се приложи дори и в стените на къщите, в тротоарните плочи, в дървените стволове и клони, в автомобилните гуми и др. - навсякъде, където има вибрации или триене. Подобна система би позволила използването на енергия от движението на каквото и да било - за зареждане на батериите на нощни светлини, джаджи, сегейс и други подобни. Повече за това:Наногенератори за зареждане на преносими устройства

5. Прехвърлете енергия към батерията под формата на ултразвук

Идеята за прехвърляне на електрическа енергия „през въздуха“ не е нова. Но защо да не опитате да използвате ултразвук за тази цел? Астробиологът Мередит Пери предлага да се интегрират ултразвукови предаватели във вътрешните елементи. Ултразвукът с определен диапазон не се чува на хора и животни, така че звуковите вълни могат да бъдат изпращани доста безопасно директно към приспособлението, като по този начин осигуряват безжично зареждане.

Плоча с дебелина 5,5 мм служи като предавател в такава система, която се включва автоматично само когато зареждаща се джаджа е в зоната на нейната работа. Ултразвуковата енергийна вълна се насочва под формата на фокусиран лъч и се получава от плосък приемник, монтиран на зареждащо устройство. За разлика от Wi-Fi, системата uBeam на ултразвук не може да преодолее стените, но енергията се изпраща много концентрирано.

Безкрайни батерии за живот

Проблемът на батериите от всякакъв тип е ограничен брой жизнени цикли, тоест те могат да се зареждат и разреждат не безкрайно много пъти. Би било хубаво да създадете батерия, която никога не би могла да бъде заменена с нова, а просто се презареждайте, когато е необходимо, и правете това толкова пъти, колкото искате. В Калифорнийския университет Ъруин създаде почти такава идеална батерия!

Изследователите са разработили батерия на базата на златни нанопроводници, която може да издържи до 200 000 цикъла на заряд-разряд, без да намалява капацитета.Окабеляването хиляди пъти по-тънко от косата прави възможно създаването на огромни повърхностни площи с достатъчно висока проводимост. Нанопроводите са покрити със специална обвивка, изработена от хелиев електролит и манганов диоксид, което направи възможно постигането на крайна устойчивост на разграждане. Това решение се счита за едно от най-обещаващите днес.

7. Графен отваря нови хоризонти

Грабат е създал батерии, базирани на специална форма на въглерод - графен, Днес именно графеновите батерии са най-добрите налични на пазара. Те позволяват например да изминат електрическа кола на 750 километра с едно зареждане.

По принцип такива батерии са в състояние да се заредят за няколко минути и да заредят 30 пъти по-интензивно в сравнение с литиево-йонните предшественици. Вече такива батерии се инсталират в безпилотни летателни апарати, в допълнение, те набират популярност в електрическите превозни средства и като задвижвания за домашни електроцентрали.

8. Батериите от пяна обещават да са евтини

Инженерите на Prieto разчитат на твърди батерии, създадени чрез печат и базирани на медна пяна с електрополимеризиран сепаратор. По този начин компанията планира да създаде най-безопасните, най-евтините, бързо зареждащи се и дълготрайни батерии, плътността на заряд в които ще бъде 5 пъти по-висока от съвременните литиеви батерии.

9. Натрий - конкурент на лития

Натрият е един от най-достъпните химични елементи на планетата. Именно от натрия група учени от Япония планират да произведат нов тип батерии. Тук не е нужен рядък литий, а капацитетът обещава да бъде 7 пъти по-висок от този на него!

От 80-те години на 19 век натрият активно се изучава като основа на енергийните източници, а сега, използвайки сол и съвременни технологии, технически стана възможно да се направи натриево-йонна батерия достатъчно евтина. Очаква се обаче да изминат още няколко години преди началото на широкото практическо прилагане.

10. Водород за зареждане на джаджи

Наскоро в продажба се появиха напълно необичайни умни зарядни устройства за мобилно оборудване, захранвано от водородно гориво. Този продукт се нарича Upp. Водородът е безопасен за околната среда и по време на зареждане се генерира само водна пара. Една водородна клетка е достатъчна за 5 пълни зареждания на среден смартфон. В момента устройството не е особено търсено поради високата цена, но идеята изглежда на мнозина много интересна и обещаваща.

Слънчеви панели за ефективност

5 необичайни слънчеви панела на бъдещето

5 необичайни дизайни на ветрогенератори

Използване на енергията на гравитацията - как е възможно