Чулуугаар хийсэн батерейг хүсэхгүй байна уу? Цэнэглэдэг батерейны салбарт бид шинэ хувьсгал хийх гэж байна уу? Энэ бүхний талаар өнөөдөр.
Дэлхий даяар ногоон эрчим хүч гэж нэрлэгддэг эрчим хүчний хамгийн их үр ашгийг хүртэх уралдаан эртнээс явагдаж ирсэн. Агаар мандалд хүлэмжийн хийг ялгаруулдаггүй сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэрүүд нь бидний соёл иргэншлийн ирээдүй бөгөөд үүнд хэн ч эргэлздэггүй. Энэ бол зүгээр нэг мөрөөдөл байхаа больсон, харин өнөө цагийн хэрэгцээ юм. Эрдэмтэд улам бүр түгшүүрийн дохио дуугарч, цахилгаан эрчим хүчээ хэмнэж, цахилгаан хэрэгслийг аль болох үр ашигтай ашиглахыг уриалж байна.
Мөн сонирхолтой: Шүүмж Motorola Ирмэг 40: ижил "мөнгөний дээд"
Лити-ион батерейнууд тийм ч үр ашигтай байхаа больсон
Ихэнх төхөөрөмжүүд батерейгаар ажилладаг эсвэл батерейнууд, хуучин Walkman тоглуулагчаас эхлээд лити-ион технологи (Li-ion) дээр суурилсан хамгийн сүүлийн үеийн ухаалаг утас эсвэл цахилгаан машин хүртэл. Эдгээр нь эрчим хүчний хэмнэлттэй, удаан эдэлгээтэй байдаггүй ч ихэнх цахилгаан хэрэгсэл, технологийн төхөөрөмжүүдэд олон жилийн турш ашиглагдаж ирсэн. Нэмж дурдахад, тэдгээрийг устгах нь цаг хугацааны явцад бидний хүрээлэн буй орчны экологийн нөхцөл байдалд бодит асуудал болж байна.
Лити-ион батерейг бараг хаа сайгүй байрлуулдаг, учир нь тэдгээр нь хямд бөгөөд өндөр үзүүлэлттэй байдаг. Сүүлийн жилийн хугацаанд эдгээр батерейны үнэ мэдэгдэхүйц буурч байгаа тул тэдгээр нь маш элбэг дэлбэг байдгаараа л урт хугацаанд ашиглах хамгийн боломжит хувилбар болж байна. Өнөөдөр эдгээр батерейнууд нь технологийн ололт амжилтаар бус, харин үйлдвэрлэлийн арга, багаж хэрэгсэл, үр ашгийг энгийн бөгөөд тууштай инженерийн оновчлолын ачаар бага өртөгтэй, эрчим хүчний нягтралыг нэмэгдүүлсэн.
Гэсэн хэдий ч цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх шинэ арга, технологи хөгжихийн хэрээр түүнийг хадгалах үр ашигтай аргын эрэлт нэмэгдэж байна. Жижиг хэмжээний хувьд энэ талаар ямар ч асуудал гардаггүй - шийдэл нь цахилгаан эрчим хүч шиг бодит байдлын тодорхой элемент болох янз бүрийн төрлийн батерей, аккумлятор юм.
Эдгээр нь гар утас, янз бүрийн төрлийн гэрэлтүүлгийг тэжээхэд ашигладаг байсан тул гар чийдэн эсвэл хөгжим тоглуулагч ашиглах шаардлагатай байсан ч эдгээр нь одоо бидний ухаалаг гар утсанд байдаг. Гэхдээ бүхэл бүтэн өрхийг эрчим хүчээр хангахад шаардагдах эрчим хүчийг хэрхэн хадгалах вэ? Энэ тохиолдолд батерей ч бас тустай болох нь харагдаж байна. Мэдээжийн хэрэг, бид дэлгүүрт байдаг алдартай "хуруу" төрлийн батерейны тухай биш, харин инженерийн сэтгэл хөдөлгөм ололт болох цоо шинэ төхөөрөмжүүдийн тухай ярьж байна.
Гүйцэтгэл, өртөг, бат бөх чанараараа лити-ион батерейтай өрсөлдөхүйц шинэ батерейг бүтээх судалгаа нэлээд удаан үргэлжилж байна.
Эдгээр шинэ технологийн ихэнх нь цоо шинэ зүйл биш юм. Үндсэндээ тэдгээр нь лити-ион батерейтай адил ажилладаг боловч өөр өөр материал ашигладаг. Удахгүй эрчим хүч хадгалах салбарт хувьсгал хийх технологийн хамгийн сонирхолтой жишээнүүдийг энд оруулав.
Мөн уншина уу: ChatGPT-ийн хамгийн гайхалтай 7 хэрэглээ
Хатуу төлөвт батерейнууд
Энэ төрлийн батерей нь бусдаас ялгаатай нь шингэн эсвэл гель электролит биш, харин хатуу хэлбэрийг ашигладаг. Ийм электролит нь ихэвчлэн керамик, шил, полимер эсвэл сульфит хэлбэртэй байдаг. Хатуу төлөвт батерейнууд нь лити-ион батерейтай ижил хэмжээсүүдэд илүү их энерги өгдөг тул илүү үр ашигтай байдаг. Тэд ялангуяа цахилгаан тээврийн хэрэгслийг эрчим хүчээр хангах чиглэлээр асар их боломжуудтай.
Хатуу төлөвт батерей нь өнөөгийн лити-ион батерейны хувьд дээр дурдсан ихэнх асуудлыг шийдэх чадвартай. Шилэн хатуу төлөвт батерей нь шүлтлэг металл (литий, натри, кали) анод ашиглан эрчим хүчний нягтралаас гурав дахин их байх боломжтой бөгөөд энэ нь катодын эрчим хүчний нягтралыг нэмэгдүүлж, урт наслах боломжийг олгодог. Хатуу электролит нь шатамхай биш эсвэл наад зах нь өөрөө гал асаахад тэсвэртэй гэж тооцогддог. Хатуу төлөвт батерейны шатамхай бус шинж чанар нь хэт халалтын эрсдлийг бууруулж, эсийг илүү нягт савлах боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр дизайны уян хатан байдал, задгай нягтыг нэмэгдүүлдэг.
Эдгээр батерейнд ихээхэн найдвар тавьж байгаа нь тэд илүү удаан ажиллах чадвартай байдагтай холбоотой юм. Мөн энэ нь өнөөгийн ертөнцөд том давуу тал юм.
Гэсэн хэдий ч хатуу төлөвт батерейнууд одоогоор технологийн бэлэн байдлын доод түвшинд байгаа бөгөөд суурь судалгаа хийгдсээр байгаа нь тодорхойгүй байдал, үйлдвэрлэлийн өндөр өртөг, цар хүрээтэй холбоотой асуудал үүсгэж байна. Орчин үеийн үйлдвэрлэлийн практикт нийцсэн, эцсийн бүтээгдэхүүний бат бөх чанар, өртөгт нөлөөлөхгүй хатуу электролитийг процесст нэвтрүүлэхийн зэрэгцээ илүү сайн эрчим хүч, эрчим хүчний нягтрал, аюулгүй байдлыг нэмэгдүүлэх, дамжуулах чадвар зэрэг давуу талуудыг нэмэх нь тулгамдсан асуудал юм. ..
Мөн уншина уу: Би Bing-ийн чатботыг туршиж, ярилцлага хийсэн
Лити-хүхрийн батерей
Лити-хүхрийн (Li-S) батерейг ("литий-хүхэр"-тэй андуурч болохгүй - эдгээр мөнхийн батерейнууд нь украинчуудын маргаанаас үүдэлтэй) өнгөрсөн зууны 60-аад оноос эхлэн үр дүнтэй төхөөрөмж болгон боловсруулж, судалж эхэлсэн. урвуу цахилгаан химийн урвалыг ашиглан эрчим хүчийг хадгалах. Лити-ион батерейны (LIB) технологийг хурдацтай хөгжүүлж, худалдаанд нэвтрүүлж байгаа хэдий ч ойрын хэдэн арван жилд лити-ион батерейнд тулгарч буй техникийн чухал сорилтуудыг шийдвэрлэх ямар ч ахиц дэвшил гараагүй байна. Тиймээс 2000-аад онд Li-S батерейнууд нь хямд өртөгтэй, онолын өндөр энергийн давуу талтай тул хөгжүүлэгчдээс ихээхэн сонирхлыг олж авсан. Эдгээр үзүүлэлтүүд нь одоогийн лити-ион батерейны шинж чанараас бараг 3 дахин их байна. Хямд өртөгтэй, өндөр агууламжтай хүхрийн агууламж (жишээ нь идэвхтэй катодын материал) нь литийн хүхрийн батерейг литийн ион батерейгаас илүү сонирхол татахуйц болгодог, учир нь сүүлийнх нь катодын үйлдвэрлэлд кобальт, никель зэрэг чухал материалыг ашигладаг.
Мөн лити-хүхрийн батерейнд батерейны хоёр электродын нэг болох катод нь хүхрээр хийгдсэн байх болно. Энэ элемент нь уламжлалт никель, кобальтаас илүү тэнцвэртэй байдаг. Ийм батерей нь лити-ион батерейгаас илүү үр ашигтай байдаг. Энэ нь тэднийг ашиглах машинуудын хүрээг уртасгахад хүргэж болох нь ойлгомжтой. Эдгээр батерейны том давуу тал нь хүхэр бол хямд, өргөн тархсан түүхий эд гэж бид хэлж чадна. Үүний зэрэгцээ ийм батерейг үйлдвэрлэх үйл явц нь лити-ион батерей үйлдвэрлэхэд ашигладагтай маш төстэй бөгөөд энэ нь ижил төхөөрөмж, үйлдвэрлэлийн хүчин чадлыг үйлдвэрлэхэд ашиглаж болно гэсэн үг юм.
Эдгээр төрлийн батерейны өөр нэг давуу тал нь тэдгээрийг үйлдвэрлэхэд шаардагдах бага хэмжээний эрчим хүч, бараг 25% -иар бага байдаг. Эдгээр бүх шинж чанарууд нь лити-хүхрийн батерейны үйлдвэрлэлийг маш ашигтай болгож чадна.
Бүтээн байгуулалтууд аль хэдийн эрчимтэй явагдаж байна. Lyten компани энэ чиглэлээр онцгой амжилтанд хүрсэн. Энэ нь аль хэдийн бүхэл бүтэн LytCell EV батерейны платформтой болсон. Тус компани батерей нь өнөөгийн лити-ион батерейг бодвол хямд бөгөөд аюулгүй бөгөөд энэ арван жилийн дундуур АНУ-д үйлдвэрлэсэн олноор үйлдвэрлэсэн цахилгаан машинд ашиглах боломжтой гэж мэдэгджээ.
Мөн сонирхолтой: Google Bard AI: Таны мэдэх ёстой бүх зүйл
Төмөр агаарын батерей
Энэ төрлийн батерей нь агаарыг ашиглан төмрийг исэлдүүлэх үйл явцын үндсэн дээр ажилладаг. Цэнэглэх явцад исэлдсэн бодисууд нь урвуу исэлдэлт гэж нэрлэгддэг процессын дагуу төмрийг буцааж хувиргадаг. Төмөр агаарын батерейнууд ойрын ирээдүйд өргөн тархах төлөвтэй байгаа бөгөөд гол нь лити-ион батерейгаас бараг 25 дахин илүү эрчим хүч хадгалах боломжийг олгодог.
Төмрийн болон агаарын аль алиных нь нөөц маш их байдаг тул ийм батерей нь хамаагүй бага өртөгтэй байх болно. Тооцоолсон мэдээллээр тэдний үнэ одоо байгаа батерейгаас 10 дахин бага байж болно! Харамсалтай нь ийм батерейнууд нь нэг чухал сул талтай байдаг - төмрийн исэлдэлтийн хурд удаан байдаг тул цэнэглэхэд удаан хугацаа шаардагддаг.
Алдарт Массачусетсийн Технологийн Их Сургуулийн (MIT) үндсэн дээр үүссэн стартап Form Energy компани нь төмөр агаарын батерейг амжилттай хөгжүүлж байна. Хөгжүүлэгчдийн үзэж байгаагаар Form Energy батерей нь литийнхээс арав дахин хямд бөгөөд дэлхийд элбэг байдаг төмрийг ашигладаг. Үүний зэрэгцээ төмрийн агаарын батерей нь лити батерейг бодвол илүү удаан ажиллах боломжтой бөгөөд тэдгээр нь шатамхай биш учраас аюулгүй байдаг.
Одоогийн байдлаар ажиглагдаж байгаа цорын ганц сул тал бол эдгээр батерейнууд нь удаан цэнэглэгддэг бөгөөд жишээлбэл, зөөврийн компьютер эсвэл ухаалаг гар утасны хувьд лити батерейг бодвол ашиглах боломжгүй сонголт юм. Нөгөөтэйгүүр эдгээр нь 100 цаг хүртэлх лити батерейгаас хамаагүй урт буюу цаг эрчим хүч хадгалах чадвартай тул үндэсний эрчим хүчний сүлжээний түвшинд эрчим хүч хуримтлуулах маш сайн шийдэл юм. Ингэснээр тэд том хэмжээний нарны парк, салхин цахилгаан станцуудыг нэгтгэх ажлыг хөнгөвчлөх боломжтой.
Мөн сонирхолтой: Bluesky үзэгдэл: ямар төрлийн үйлчилгээ, энэ нь удаан хугацааны туршид байдаг вэ?
Буталсан чулуутай батерей
Шинэ төрлийн батерейны өөр нэг сонирхолтой жишээ бол цахилгаан биш дулааныг хуримтлуулдаг. Тухайлбал, Израилийн Brenmiller Energy компани дулааны энергийг хуримтлуулахын тулд чулуулаг гэх мэт өөр материал ашиглахаар ажиллаж байна. 2012 оноос хойш Brenmiller Energy нь буталсан чулууг эхлээд үйлдвэрлэх, дараа нь дулааны эрчим хүч хадгалах зорилгоор ашиглаж байна. Ийм технологийг эргээд янз бүрийн зорилгоор, жишээлбэл, үйлдвэрлэлд ашиглаж болно.
Сонирхолтой нь, буталсан чулууг эрчим хүч хадгалахад ашиглах санаа нь цоо шинэ зүйл биш юм. Олон шинэ технологитой НАСА өнгөрсөн зууны далаад оноос эхлэн дулааны эрчим хүч хадгалах технологийг туршиж байна. Ердийнхээс ялгаатай нь Израилийн компанийн үйлдвэрлэсэн батерейнууд нь уур, халуун ус эсвэл халуун агаар үйлдвэрлэхэд эрчим хүч ашигладаг. Brenmiller Energy-ийн мэдээлснээр Темпо нэртэй үйлдвэр нь 35 МВт цаг эрчим хүч хуримтлуулж, цагт 14 тонн уур үйлдвэрлэх боломжтой.
Энэ нь Израилийн эдийн засагт маш чухал бөгөөд эрчим хүчтэй холбоотой нийт утааны 45 хүртэлх хувийг үйлдвэрийн халаалтын салбараас гаргадаг. Энэхүү төсөл нь уламжлалт чулуужсан түлшээр ажилладаг уурын зуухыг солих зорилготой юм.
Шинэ бодит байдал шинэ шийдлийг шаарддаг. Шинэ төрлийн батерей гарч ирэх нь эрчим хүч хэмнэх чиглэлээр технологийг хөгжүүлэхэд хувь нэмэр оруулна. Магадгүй хэдхэн жилийн дараа таны зөөврийн компьютер эсвэл ухаалаг гар утсыг өдөр бүр цэнэглэх шаардлагагүй болно, учир нь энэ нь нэг цэнэглэлтээр сар, магадгүй нэг жил ажиллах болно. Үүний зэрэгцээ шинэ төрлийн батерей нь эрчим хүч хэмнэхээс гадна байгаль орчныг хамгаалахад хувь нэмэр оруулах болно.
Мөн сонирхолтой: