Разбираемся, где давно обещанные революционные графеновые батареи и почему мы до сих пор пользуемся аккумуляторами на основе лития.
Ученые изобрели «вечный» аккумулятор
| Наука РФ - официальный сайт | Предложенная модель не требует замены в отличие от литий-ионных батарей, которые нужно менять раз в 5-10 лет, сообщили в пресс-службе вуза. |
| Инженеры КНР готовы выпустить на рынок «вечную» ядерную батарейку для гаджетов | Батарею создали конструкторы Tsinghua (Цинхуа). По их расчетам, аккумулятор можно зарядить до 20 тыс. раз. |
Стартап работает над "вечной батареей" с радиоактивными наноалмазами!
Батарея якобы уже передана клиентам для изучения, а по-настоящему мощный 1-Вт элемент будет представлен в 2025 году. Поскольку «вечный» аккумулятор не изнашивается так быстро, ему ведь нужно реже питаться. Марка Tsinghua из Поднебесной представила твердотельный аккумулятор для электрокаров, который можно будет перезаряжать несколько десятков тысяч раз. Ученые Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) разработали новый тип аккумулятора на полимерной основе, который заряжается за считаные. Совсем недавно ученые российского университета «МИСиС» представили «атомную батарейку» со сроком службы в 15-20 лет, и тут же аналогичная новость пришла из США. Самое важное — стоимость такого аккумулятора, как обещают в NDB, будет сопоставима или даже дешевле литий-ионных батарей соответствующей мощности.
Нанопроволока и золото позволяют сделать вечный аккумулятор
Результаты их экспериментов были опубликованы в журнале arXiv. В рамках своей работы группа создала новый тип аккумулятора, просто прикрепив серебряные и золотые электроды к полоске из графена. В отчете ученые продемонстрировали, как шесть подобных устройств помещались в раствор, содержащий ионы хлорида меди, производя при этом напряжение более 2 В. Произведенной таким образом энергии было достаточно, чтобы заставить гореть коммерческий красный светодиод, доступный в любом магазине электроники.
Предложенная схема в корне отличается от обычных литий-ионных аккумуляторов, преобразующих химическую энергию в электричество. Функционирование предложенного аккумулятора непрерывно; устройство работает исключительно за счет получения тепловой энергии окружающих ионов хлорида меди. В свою очередь, ионы пополняют энергию из окружающего сосуд с раствором пространства, то есть ее запас можно считать бесконечным.
По мнению разработчиков, отдача тепла может продолжаться вечно, пока устройство не будет уничтожено.
Несомненно, это новый подход в науке. Говорят, что если посадить за печатные машинки миллион обезьян, на выходе получится произведение не хуже, чем у Шекспира.
Остаётся только радоваться, что у аспирантов есть доступ только к химическим лабораториям. Страшно представить, что они смогли бы "изобрести", если бы им, к примеру, дали доступ к Большому адронному коллайдеру.
Цель NDB? Вывести на рынок эту батарею с практически неограниченным сроком службы и предложить интересную альтернативу текущим литий-ионным батареям.
Срок службы 9 лет для обычного использования Эти ядерные отходы опасны, поэтому их очень сложно хранить. Однако NDB, похоже, может перерабатывать их в форме мелких алмазов. Внутри углерод-14 в процессе распада постепенно превращается в азот. Это происходит благодаря излучению бета-частицы, преобразованной батареей в электричество.
Вы также должны знать, что интегральная схема и микро-суперконденсатор несут ответственность за мгновенное хранение и распределение заряда.
В чём же суть суперконденсатора? Для сравнения, если представить «горлышко» аккумулятора, оно будет размером с трубочку капельницы, а у суперконденсатора как водопроводная труба 100мм. Можете представить себе аккумулятор, который за секунду отдаст все свои 55А. Что бы не путать эту способность с возможностями обычного конденсатора, конденсатор может разрядиться полностью не за секунду, а мгновенно, временем можно пренебречь. Минусы: — очень малая ёмкость хотя есть всякие гибридные технологии, но судя по всему сегодняшний литий по плотности они не догонят. Энергия такой сбойки заявлена как 83Фарады, это не много, но это большое подспорье акб с которого пытаются снять 150-400А стартового тока в зависимости от объёма двигателя и температуры за бортом. В момент старта акб от напряга часто претерпевают мгновения вскипания, и такие мгновения бьют по ресурсу и приближают утилизацию по мнению производителей, это естественный процесс старения, но мы то догадываемся, что это «жжжж» не с проста;- В советском союзе экспериментировали над гибридами обычных кислотных акб и суперконденсаторов для военной техники.
Результаты испытаний были отличные, токи сумасшедшие, ёмкость основной батареи можно было существенно уменьшить, а её ресурс возрастал на порядок, но цена была космической, дешевле оказалось менять копеечные батареи.
Вечный двигатель: в РФ выпустили лучшую батарею в мире для электромобилей
Китайская компания CATL, крупнейший в мире производитель аккумуляторов для электромобилей, запустила батарею TENER. Китайский стартап Betavolt заявил, что создал ядерную батарею для гаджетов, которая может генерировать электричество в течение 50 лет без подзарядки или обслуживания. Таким образом, «вечный» аккумулятор запросто переживет не один электрокар, а также сменит несколько поколений владельцев. И вот китайская компания Tsinghua заявила о том, что ей удалось создать «вечную» батарею с повышенной выносливостью, сообщает Команда физиков из университетов Альберты и Торонто опубликовала прототип «квантовой батареи», которая не будет разряжаться при использовании.
Нанопроволока и золото позволяют сделать вечный аккумулятор
Над созданием этой "вечной батарейки" в течении 8-ми лет работала большая команда учёных Роскосмоса и Росатома. Ученые Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) разработали новый тип аккумулятора на полимерной основе, который заряжается за считаные. Команда физиков из университетов Альберты и Торонто опубликовала прототип «квантовой батареи», которая не будет разряжаться при использовании. Совсем недавно ученые российского университета «МИСиС» представили «атомную батарейку» со сроком службы в 15-20 лет, и тут же аналогичная новость пришла из США. Может данное изобретение и не будет работать вечно, однако его циклы заряда или разряда значительно превышают существующие аналоги батарей. Новости. - Аккумуляторы.
Американцы изобрели вечный аккумулятор
Кстати, «вечный» аккумулятор для электромобиля из ядерных отходов в силу высокого энергопотребления, будет работать на самом деле не 28 тысяч лет, а всего лет 90. Стартап Betavolt из Китая объявил о создании «вечной» ядерной батареи, способной генерировать электроэнергию на протяжении 50 лет, сообщает издание The Independent. Опытный аккумулятор аспирантки в течение трёх месяцев опытов выдержал 200 000 циклов заряда и разряда и не потерял изначальной ёмкости. Дело в том, что сегодня они получают энергию от литий-ионных батарей, которые необходимо заменять через каждые 5-10 лет. Команда физиков из университетов Альберты и Торонто опубликовала прототип «квантовой батареи», которая не будет разряжаться при использовании.
Вечный аккумулятор и квантовый двигатель: новости технологий
Также разработаны и успешно испытаны технические решения по использованию новой технологии. Так за счет стековой архитектуры параллельное и последовательное включение базовых тритиевых элементов «ЭТАК» , а также использования схем с преобразователями и накопителями электрической энергии можно увеличивать мощностные характеристики источника. Также можно изменять функциональность источника меняя форму, геометрию и материал корпуса источника. Источник: zonatex.
Таким образом, батарея способна к самозарядке. Также обратите внимание на наличие слоя углерода-12, покрывающего алмаз углеродом-14. Целью здесь является предотвращение возможных радиоактивных утечек путем поглощения излучения. Теоретический срок службы этой батареи составляет 28 000 лет, но эксперты предполагают срок службы 9 лет при нормальном использовании.
С другой стороны, эта среда обеспечивает плотность энергии в 57 000 раз выше, чем литий-ионные батареи. Стоит также отметить, что этот аккумулятор практически неразрушимый и безопасный с точки зрения безопасности. Кроме того, он может адаптироваться к различным форматам и быть конкурентоспособным на рынке.
Компания City Labs производитель атомных батарей считает, что новый «девайс» будет «держать» температуру от минус пятидесяти до плюс ста пятидесяти градусов Цельсия, не реагировать на вибрацию, резкие встряски и изменение высоты. Один такой аккумулятор способен выдавать от 0. Разумеется, иметь в кармане не садящийся 20 лет «андроид» — мечта каждого человека. Но смущают три вещи: во-первых, нынешние гаджеты напрочь устаревают за три года максимум да и срок службы сенсора, да и экрана с корпусом явно меньше.
Что делает возможным мир, где комплект пальчиковых батареек можно будет купить один раз в жизни и потом передавать их из поколения в поколение. Смартфоны и прочую электронику можно будет больше не подзаряжать, более того, смартфоны можно будет производить без батарей — владелец переставит ее из старого устройства, как и аккумулятор из старой машины в новую. А дома с такими источниками энергии можно будет вовсе не подключать к энергосетям, они будут полностью автономны. Такой мир рисуют представители NDB. Кстати, «вечный» аккумулятор для электромобиля из ядерных отходов в силу высокого энергопотребления, будет работать на самом деле не 28 тысяч лет, а всего лет 90, как показывают расчеты NDB, то этого хватит, чтобы сменить с ним десятка два машин двум поколениям одной семьи. Насколько это все реалистично? Компания провела проверку концепции в Ливерморской национальной лаборатории и Кавендишской лаборатории Кембриджского университета. Следующий шаг — это создание первого рабочего прототипа.
Ученые изобрели «вечный» аккумулятор
Хуже всего, когда она несъёмная, ведь заменить её сложно или вообще невозможно, поэтому гаджет, в который она установлена, приходится отдавать в ремонт или выбрасывать. Кислородно-ионные аккумуляторы тоже подвержены проблеме деградации из-за перезарядных циклов, однако их химический состав позволяет с помощью специальной процедуры проводить регенерацию, возвращая им прежнюю ёмкость. Ещё одно преимущество этого изобретения — такие аккумуляторы можно производить без использования редкоземельных материалов, то есть они более экологичные и экономичные. Впрочем, у этого изобретения есть и недостатки.
В конце концов, идеальным вариантом стала бы нулевая деградация, и этого удалось достичь компании CATL. Это большой аккумуляторный блок, помещённый в металлический контейнер и предназначенный для хранения энергии от возобновляемых источников, например, от солнечной или ветряной электростанции. Новая установка занимает меньше места, а значит электростанции, оснащённые TENER, смогут накапливать больше энергии. CATL заявляет, что в новой установке используется «биомиметический» межфазный слой твёрдого электролита на электроде и «технологии самособирающегося электролита», позволяющие перемещать ионы лития без уменьшения мощности или ёмкости.
Новые старые технологии Химик Граббс в своей работе использовал достижения ученых, еще в 1970-х годах доказавших, что «химический поршень» может работать в обратном направлении — нужно лишь использовать отрицательно заряженные ионы, в том числе ионы фтора F-. Но на тот момент этот процесс происходил только при нагреве аккумуляторных батарей до 150 градусов Цельсия, что делало технологию неприменимой в потребительской электронике. В будущем этот до боли знакомый символ мы будем видеть очень редко Роберт Граббс нашел способ обхода этого ограничения: он разработал вещество, растворяющее электролит и позволяющее анионам отрицательно заряженным ионам фтора смешиваться с электронами при комнатной температуре. Технология за авторством Граббса и его коллег пока находится на ранней стадии разработки, и о серийном производстве аккумуляторов нового типа речь не идет. Тем не менее, ученые подчеркивают высокую степень значимости их работы для дальнейшего развития элементов питания мобильных устройств. К основным преимуществам АКБ на основе фторида ученые отнесли, помимо длительного удержания заряда, еще долговечность и надежность, что указывает на замедленные процессы деградации по сравнению с литий-ионными батареями и на низкую вероятность воспламенения при деформации или механическом воздействии.
У таких батарей низкий КПД на уровне единиц процентов, но работать они могут десятилетиями, поэтому, например, нашли применение в качестве бортовых систем питания межпланетных станций, которые направляются вглубь Солнечной системы. Пригодные для использования в массовой электронике портативные прототипы атомных бета-гальванических батарей безуспешно пытаются создать в США, России и не только. Они безопасны, но достаточной для работы тех же смартфонов мощности ещё никто из разработчиков не выжал. Китайская Betavolt тоже этого не сделала и обещает революцию завтра, а не сегодня. Хотелось бы в это верить. В основе атомной батарейки Betavolt используется изотоп никель-63 и алмазные полупроводники.