Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 

 

  • Как отличить хороший самозажимной клеммник от подделки
  • Почему горят ТЭНы на водонагревателях и стиральных машинах и как их заменить
  • Способы и схемы управления тиристором или симистором
  • Стрелочные и цифровые мультиметры - достоинства и недостатки
  • Что такое биодинамическое освещение
  • Устройство плавного пуска электродвигателя: назначение, устройство и принцип работы, преимущества, схема подключения
  • Электрик  

    Электрик Инфо » Электрическая энергия в быту и на производстве » Интересные электротехнические новинки » 10 лучших технологий аккумуляторов, зарядки и хранения энергии будущего
    Количество просмотров: 12424
    Комментарии к статье: 2


    10 лучших технологий аккумуляторов, зарядки и хранения энергии будущего

    Все цифровые устройства, такие как плееры, смартфоны, диктофоны и другие носимые гаджеты, а также электромобили — все более совершенствуются в своих возможностях. Ограничения накладываются главным образом конечным количеством запасаемой в аккумуляторах энергии.

    Смартфон, например, работает после очередной подзарядки максимум 2 дня. Вот если бы аккумуляторы улучшить, сделать их более емкими, то работу на одной зарядке можно было бы многократно продлить.

    Однако смартфоны, к сожалению, развиваются в последние 10 лет значительно быстрее нежели совершенствуются технологии создания аккумуляторов. Но надежда на улучшение ситуации есть, ведь наука на месте не стоит, и в последние годы ученые начинают предлагать очень интересные новые решения. Их можно назвать технологиями аккумуляторов будущего. Давайте обратим внимание на некоторые из них.

    10 лучших технологий аккумуляторов и хранения энергии будущего

    1. Зарядить электромобиль за 5 минут, а телефон — за 30 секунд

    В 2022 году израильская компания StoreDot планирует начать выпуск аккумуляторов для электрокаров и гаджетов на основе революционной технологии литиевых аккумуляторов. Технология позволит электрокарам восстанавливать запас хода на 500 километров всего за 5 минут!

    Графит, обычно применяемый в литиевых аккумуляторах, хотят заменить на особую смесь металлоидов, включающую кремний и некоторые запатентованные материалы, лишь недавно синтезированные в лаборатории компании. Процесс формирования смеси менее токсичен, а количество кобальта в батареях будет сокращено вдвое. Кстати, батареи станут при этом еще и безопаснее.

    Новые литиевые аккумуляторы

    Даже само название компании «StoreDot» содержит в себе намек на крошечные биоорганические пептидные молекулы, известные как «нанодоты», которые повышают плотность хранения заряда и обеспечивают аккумуляторам на базе новой технологии быстрое поглощение и накопление энергии.

    Между тем, ученым еще предстоит преодолеть некоторые технические трудности, связанные с необходимостью пропускания очень большого тока в процессе зарядки. Для этого необходима более совершенная система охлаждения кабелей и разъемов как в системе автомобиля, так и непосредственно на зарядной станции.

    Моя статья на Яндекс Дзен про литиевые аккмумляторы:

    Литий-ионные (Li-Ion) и литий-полимерные (Li-Pol) аккумуляторы - в чем отличие и что лучше?

    Физик Виктор Кривченко о перспективных видах аккумуляторов, фундаментальных проблемах в производстве литий-серных источников тока и преимуществах постлитийионных аккумуляторов:

     

    2. Как подзарядить телефон от окружающего шума

    Британские ученые разработали телефон, способный получать заряд просто из шума, постоянно стоящего вокруг. В основе технологии — пьезоэлектрический эффект.

    Пьезоэлектрические наногенераторы сами давно в известном смысле наделали много шума. И вот теперь уже созданы специализированные генераторы такого рода, работающие на фоновом шуме, и генерирующие из него электрический ток для заряда небольших батарей. По сути телефон заряжается от шума, который во все времена просто действовал людям на нервы, а теперь он сможет приносить ощутимую пользу.

    Использование наногенераторов

    Исследователи создали особую смесь, в которую добавили оксид цинка, и просто покрыли поверхность гаджета данной смесью. Так получилась поверхность, полностью покрытая пьезоэлектрическими наностержнями — генерирующая энергию поверхность аппарата. Эти наностержни очень чувствительны к звуковым волнам и изгибаются от воздействия даже очень слабого звукового давления.

    Наногенераторы преобразуют данные колебания в электрический ток, энергии которого достаточно для зарядки аккумулятора. Кроме преобразования звуковых волн шума, наногенераторы работают и от голоса, звучащего во время разговора, так что просто разговаривая по телефону пользователь уже частично восстанавливает заряд своего аккумулятора.

    В продолжение темы: Как шум большого города превращается в электричество

    3. Увеличить емкость аккумуляторов чистым кремнием, добытым из песка

    В университете Риверсайд группа исследователей, в поисках альтернативного подхода к созданию литий-ионных аккумуляторов, решили заменить традиционный графит на обычный песок. Изначально учеными была отмечена проблема скорой деградации наноразмерного кремния, который к тому же очень сложно получать в промышленных количествах. После этого ученые решили попробовать применить обычный доступный песок.

    Использование песка

    Песок легко поддается очистке, к тому же его легко наносить в виде порошка. Очищенный песок намочили солью и магнием, затем подвергли нагреванию для удаления кислорода. Так получился чистый кремний пористой структуры, который позволил увеличить емкость элемента втрое, а также повысить эффективность его использования и увеличить срок службы! Производство получается недорогим и экологически безвредным.

    Аккумуляторы из хлопка, кофейных зерен и бомбука: Углеродные аккумуляторы приходят на смену литиевым

    4. Зарядить смартфон на ходу

    Даже самую обычную одежду можно использовать в качестве генератора электроэнергии, чуть-чуть доработав ее, считают исследователи из Университета Суррей в Манор Парк (Англия).

    Они предлагают использовать так называемые трибоэлектричские наногенераторы, способные преобразовывать энергию движения поверхности одежды в электрический заряд. Генерируемое таким образом электричество можно накапливать, а затем передавать в обычный литиевый аккумулятор, либо напрямую питать им портативное устройство (плеер, телефон и т.д.).

    Принципиально технология трибоэлектрических наногенераторов не имеет практических ограничений, ее можно внедрить даже в стены домов, в тротуарную плитку, в стволы и ветви деревьев, в автомобильные шины и т. д. - всюду, где есть колебания или трение. Такая система позволила бы использовать энергию от движения всего чего угодно — для зарядки аккумуляторов ночных фонарей, гаджетов, сегвеев и тому подобных устройств. 

    Смотрите - Трибоэлектрический материал с упорядоченно расположенными нанотрубками

    5. Передать энергию к аккумулятору в форме ультразвука

    Идея передачи электрической энергии «по воздуху» не нова. Но почему бы не попробовать использовать для этой цели ультразвук? Астробиолог Мередит Перри предлагает встраивать именно ультразвуковые передатчики в элементы интерьера.

    Ультразвук определенного диапазона не слышен людям и животным, поэтому звуковые волны можно вполне безопасно направить прямо на гаджет, обеспечив таким образом беспроводную зарядку.

    Использование ультразвука

    Пластина в 5,5 мм толщиной служит в такой системе передатчиком, который автоматически включается только тогда, когда в зоне его действия находится заряжаемый гаджет. Ультразвуковая волна энергии направляется в форме сфокусированного луча и принимается плоским приемником, закрепленным на заряжаемом устройстве.

    В отличие от Wi-Fi, система uBeam на ультразвуке не может преодолевать стены, зато энергия направляется очень концентрированно.

    Аккумуляторы безграничного жизненного цикла

    Проблема аккумуляторов любого типа — ограниченное количество жизненных циклов, то есть их можно заряжать и разряжать не бесконечное количество раз. Хорошо бы создать такой аккумулятор, который можно было бы никогда не менять на новый, а просто перезаряжать когда это необходимо, причем делать это сколько угодно раз. В Калифорнийском университете Ирвин создали почти такой идеальный аккумулятор!

    Аккумуляторы безграничного жизненного цикла

    Исследователи разработали батарею на основе нанопроводов из золота, способную выдержать до 200000 циклов заряда-разряда без снижения емкости.

    Проводки тысячекратно тоньше волоса дают возможность создавать огромные площади поверхностей с достаточно высокой проводимостью. Нанопровода покрыты особой оболочкой из гелиевого электролита и диоксида марганца, что позволило получить в результате предельную стойкость к деградации.

    Это решение считается одним из весьма перспективных на сегодняшний день.

     

    7. Графен открывает новые горизонты

    Компания Grabat создала аккумуляторы на базе особой формы углерода — графене. На сегодняшний день именно графеновые батареи являются лучшими из уже доступных на рынке. Они позволяют, например, проехать электрокару 750 километров на одной зарядке.

    Графеновые аккумуляторы

    Принципиально такие батареи способны заряжаться за несколько минут и отдавать заряд в 30 раз интенсивнее чем литий-ионные предшественники. Уже сейчас такие аккумуляторы устанавливают в беспилотные летательные аппараты, кроме того они завоевывают популярность в электротранспорте и в качестве накопителей для домашних электростанций.

    8. Пенные аккумуляторы обещают быть дешевыми

    Пенные аккумуляторы

    Инженеры компании Prieto делают ставку на твердотельные аккумуляторы, создаваемые при помощи печати и на основе медной пены с электрополимеризованным сепаратором. Фирма планирует таким образом создавать самые безопасные, дешевые, быстро заряжаемые и долго живущие аккумуляторы, плотность заряда в которых в 5 раз превзойдет современные литиевые аккумуляторы.

    9. Натрий — конкурент литию

    Натриевые аккумуляторы

    Натрий является одним из самых доступных на планете химических элементов. Натрий - шестой по распространенности элемент на Земле. Встречается в горных породах, месторождениях полезных ископаемых и морской воде. 

    Именно из натрия группа ученых из Японии планирует производить аккумуляторы нового типа. Здесь не нужен редкий литий, а емкость обещает быть в 7 раз выше чем у него!

    Начиная с 80-х годов 19 века натрий активно исследуется как основа источников энергии, и вот теперь с использованием соли и современных технологий стало технически возможным сделать натрий-ионный аккумулятор достаточно дешевым. Однако ожидается что до начала широкой практической реализации пройдет еще несколько лет.

    10. Водород для зарядки гаджетов

    Водородные аккумуляторы

    Недавно в продаже появились совершенно необычные умные зарядные устройства для мобильной техники на водородном топливе. Данный продукт носит название Upp.

    Водород — основной химический элемент во Вселенной. Почти все космические тела — планеты, звезды и галактики — обязаны своим существованием нейтральному водороду.

    Водород безопасен для окружающей среды, и в процессе зарядки с его помощью образуется лишь водяной пар. Одной водородной ячейки хватит на 5 полных зарядок среднего смартфона. На данный момент устройство не особенно востребовано в силу дороговизны, но идея представляется многим очень интересной и перспективной.

    Смотрите также:

    Лучшие современные автомобильные аккумуляторы

    Проточные аккумуляторы - устройство, принцип работы и перспективы использования

    Андрей Повный





    Поделитесь этой статьей с друзьями:


    Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Алюминиевые аккумуляторы
  • Литий-полимерные аккумуляторы
  • Углеродные аккумуляторы приходят на смену литиевым
  • Как увеличить срок службы литий-ионных аккумуляторов
  • Какие аккумуляторы используются в современных электромобилях
  • Графеновые аккумуляторы - технология, которая изменит мир
  • Прозрачный аккумулятор
  • Литий-ионные аккумуляторы: устройство, принцип работы, виды и применение
  • Проточные аккумуляторы - устройство, принцип работы, перспективы использова ...
  • Современные аккумуляторные батарейки - достоинства и недостатки
  • Категория: Электрическая энергия в быту и на производстве » Интересные электротехнические новинки

    Аккумулирование энергии, Инновации, Зарядка аккумулятора, Аккумуляторные батареи, Электрическая энергия, Емкость

      Комментарии:

    #1 написал: Антон | [цитировать]

    Про водородные аккумуляторы. Из-за маленькой плотности и большого объема, а также за счет отсутствия дополнительных связей водород хранить трудно при низких температурах. Существует технология, которая позволяет хранить водород в виде ионов и с использованием электрического поля, чтобы была возможность более компактно разместить водород в трубках.

      Комментарии:

    #2 написал: Дмитрий Коновалов | [цитировать]

    Натрий в батареях в промышленных маштабах уже используется. В настоящее время батареи с натрием производит японская компания NGK Insulators. Правда это едиснтвеная в мире компания, которая производит такие батареи. В них расплавленный натрий используется на аноде, а расплавленная сера используется на катоде, разделительный слой представляет собой цилиндрическую мембрану из пористого оксида алюминия (называемого β-алюминием). Диафрагма расположена внутри цилиндра из нержавеющей стали, который образует внешнюю стенку ячейки. Кольцевое пространство между диафрагмой и цилиндром заполнено серой, а внутренняя часть цилиндрической диафрагмы содержит натрий. Во время разгрузки натрий окисляется и в форме положительных ионов мигрирует через сепаратор β-алюминия в резервуар для серы. Там, соединяясь с серой, восстановленной на отрицательном полюсе, он образует соединения сульфида натрия. Чтобы ячейка работала, все реагенты должны находиться в жидком состоянии, что во время нормального цикла небольшие потери энергии внутри ячеек обеспечат достаточно тепла, чтобы реагенты оставались расплавленными. Блок ячеек включает в себя нагревательный элемент, который позволяет нагревать ячейки в режиме ожидания. Недостатком натриево-серной батареи является высокая реакционная способность горячих компонентов. Расплавленный натрий самовоспламеняется при контакте с воздухом. Кроме того, реакция рекомбинации, в которой натрий смешивается с серой, выделяет большое количество тепла. Таким образом, ячейка, выходящая из строя во время работы, создает серьезную опасность возгорания, и пожар быстро распространяется по всему блоку, если не будут приняты надежные превентивные меры.

    Добавление комментария
    Имя:*
    Комментарий:

    Популярные статьи:

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Яндекс Дзен

     


    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки

    Copyright © 2009-2021 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.

    Источник иллюстраций: авторские рисунки и фотографии, электрика на стоковых фото