Tehnologije budućnosti koje ne žele prevesti u svijet

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-16 16:06

S moje točke gledišta, to su uobičajeni trikovi parazita. A sve se to radi samo radi profita (profita)!

Za današnju civilizaciju, sve se to dogodilo za vrijeme Tesle. Ali paraziti su tada jasno shvatili da će, ako ljudi imaju pristup besplatnoj energiji, završiti.

Svi izumi bili su skriveni ispod tkanine, gdje su svi sada.

I to će se nastaviti sve do trenutka kada se sadašnji razvoj "znanosti" ne zakopa u pravi ćorsokak. Ili će se paraziti predati i otvoriti škrinju s izumima svih znanstvenika koje su ubili (što je malo vjerojatno).

Ili će paraziti ponovno pokušati organizirati katastrofu planetarnih razmjera kako bi sve otjerali natrag u kameno doba i počeli ispočetka - za njih je ovo idealna opcija.

S čime ćemo "jesti"?

Paradoks je, ali unatoč ogromnom putu koji je elektronika napravila u proteklih 30 godina, svi mobilni uređaji još uvijek su opremljeni litij-ionskim baterijama, koje su ušle na tržište još 1991. godine, kada je uobičajeni CD player bio vrhunac inženjerstva. misao u prijenosnoj tehnologiji.

Mnoga korisna svojstva novih uzoraka u elektronici i gadgetima nivelirana su oskudnim vremenom napajanja ovih uređaja iz mobilne baterije. Znanstveni sapun i izumitelji davno bi iskoračili, ali ih drži “sidro” baterije.

Pogledajmo koje tehnologije mogu transformirati svijet elektronike u budućnosti.

Prvo, malo povijesti

Najčešće se litij-ionske (Li-ion) baterije koriste u mobilnim uređajima (prijenosna računala, mobiteli, PDA i drugi). To je zbog njihovih prednosti u odnosu na prethodno široko korištene nikal-metal hidridne (Ni-MH) i nikal-kadmij (Ni-Cd) baterije.

Li-ion baterije imaju puno bolje parametre. Međutim, treba imati na umu da Ni-Cd baterije imaju jednu važnu prednost: sposobnost pružanja visokih struja pražnjenja. Ovo svojstvo nije kritično važno pri napajanju prijenosnih računala ili mobitela (gdje udio Li-iona doseže 80% i njihov udio je sve veći), ali ima dosta uređaja koji troše velike struje, npr. svih vrsta električnih alata, električnih brijača itd. P. Do sada su ovi uređaji bili gotovo isključivo u domeni Ni-Cd baterija. Međutim, u ovom trenutku, posebno u vezi s ograničenjem uporabe kadmija u skladu s RoHS direktivom, intenzivirana su istraživanja stvaranja baterija bez kadmija s visokom strujom pražnjenja.

Primarne ćelije („baterije“) s litijskom anodom pojavile su se početkom 70-ih godina 20. stoljeća i brzo su našle primjenu zbog svoje visoke specifične energije i drugih prednosti. Tako je ostvarena dugogodišnja želja za stvaranjem kemijskog izvora struje s najaktivnijim redukcijskim sredstvom, alkalnim metalom, što je omogućilo dramatično povećanje i radnog napona baterije i njezine specifične energije. Ako je razvoj primarnih ćelija s litijskom anodom okrunjen relativno brzim uspjehom i takve ćelije su čvrsto zauzele svoje mjesto kao izvor napajanja za prijenosnu opremu, tada je stvaranje litijevih baterija naišlo na temeljne poteškoće, za čije je prevladavanje trebalo više od 20 godina.

Nakon mnogo testiranja tijekom 1980-ih, pokazalo se da je problem litijevih baterija uvrnut oko litijevih elektroda. Točnije, oko aktivnosti litija: procesi koji su se odvijali tijekom rada, na kraju su doveli do burne reakcije, nazvane "ventilacija s emisijom plamena". Godine 1991. u proizvodne pogone povučen je veliki broj litijevih punjivih baterija koje su prvi put korištene kao izvor napajanja za mobilne telefone. Razlog je taj što je tijekom razgovora, kada je trenutna potrošnja maksimalna, iz baterije izbio plamen koji je opekao lice korisnika mobitela.

Zbog nestabilnosti svojstvene metalnom litiju, posebno tijekom punjenja, istraživanja su se preselila na područje stvaranja baterije bez upotrebe Li, već korištenjem njegovih iona. Iako litij-ionske baterije daju neznatno nižu gustoću energije od litij baterija, litij-ionske baterije su sigurne kada su u ispravnim uvjetima punjenja i pražnjenja. Međutim, oni nisu imuni na eksplozije.

I u tom smjeru, dok se sve pokušava razvijati i ne miruje. Na primjer, razvili su se znanstvenici s tehnološkog sveučilišta Nanyang (Singapur). nova vrsta litij-ionskih baterija s rekordnim performansama … Prvo, puni se za 2 minute do 70% svog maksimalnog kapaciteta. Drugo, baterija radi gotovo bez degradacije više od 20 godina.

Što možemo očekivati sljedeće?

Natrij

Prema mnogim istraživačima, upravo bi ovaj alkalni metal trebao zamijeniti skupi i rijedak litij, koji je, osim toga, kemijski aktivan i opasan za požar. Princip rada natrijevih baterija sličan je litijskim – za prijenos naboja koriste metalne ione.

Dugi niz godina znanstvenici iz raznih laboratorija i instituta bore se s nedostacima natrijeve tehnologije, poput sporog punjenja i niske struje. Neki od njih uspjeli su riješiti problem. Primjerice, predproizvodni uzorci poadBit baterija se pune za pet minuta i imaju jedan i pol do dva puta veći kapacitet. Nakon što je dobila nekoliko nagrada u Europi, kao što su Innovation Radar Prize, Eureka Innovest Award i nekoliko drugih, tvrtka je prešla na certifikaciju, izgradnju tvornice i dobivanje patenata.

Grafen

Grafen je ravna kristalna rešetka ugljikovih atoma debljine jedan atom. Zahvaljujući velikoj površini u kompaktnom volumenu, sposobnom pohraniti naboj, grafen je idealno rješenje za stvaranje kompaktnih superkondenzatora.

Već postoje eksperimentalni modeli kapaciteta do 10.000 Farada! Takav superkondenzator stvorio je Sunvault Energy u suradnji s Edison Powerom. Programeri tvrde da će u budućnosti predstaviti model čija će energija biti dovoljna za napajanje cijele kuće.

Takvi superkondenzatori imaju mnoge prednosti: mogućnost gotovo trenutnog punjenja, ekološku prihvatljivost, sigurnost, kompaktnost, a također i nisku cijenu. Zahvaljujući novoj tehnologiji za proizvodnju grafena, sličnom ispisu na 3D printeru, Sunvault obećava cijenu baterija gotovo deset puta nižu od litij-ionskih tehnologija. Međutim, industrijska proizvodnja još je daleko.

Sanvault također ima konkurenciju. Skupina znanstvenika sa Sveučilišta Swinburn u Australiji također je predstavila grafenski superkondenzator, koji je po kapacitetu usporediv s litij-ionskim baterijama. Može se napuniti za nekoliko sekundi. Osim toga, fleksibilan je, što će mu omogućiti da se koristi u uređajima različitih oblika, pa čak i u pametnoj odjeći.

Atomske baterije

Nuklearne baterije su još uvijek vrlo skupe. Prije par godina bilo je Evo informacija o nuklearnoj bateriji. U skoroj budućnosti neće moći konkurirati poznatim litij-ionskim baterijama, no ne možemo ih ne spomenuti jer su izvori koji kontinuirano generiraju energiju već 50 godina puno zanimljiviji od punjivih baterija.

Njihov princip rada, u određenom smislu, sličan je radu solarnih ćelija, samo što su umjesto sunca izvor energije u njima izotopi s beta zračenjem, koje potom apsorbiraju poluvodički elementi.

Za razliku od gama zračenja, beta zračenje je praktički bezopasno. To je mlaz nabijenih čestica i lako je zaštićen tankim slojevima posebnih materijala. Također se aktivno apsorbira u zraku.

Danas se razvoj takvih baterija provodi u mnogim institutima. U Rusiji su NUST MISIS, MIPT i NPO Luch najavili zajednički rad u tom smjeru. Ranije je sličan projekt pokrenulo Politehničko sveučilište Tomsk. U oba projekta glavna tvar je nikal-63, dobiven neutronskim zračenjem izotopa nikla-62 u nuklearnom reaktoru uz daljnju radiokemijsku obradu i odvajanje u plinskim centrifugama. Prvi prototip baterije trebao bi biti gotov 2017. godine.

Međutim, takvi beta-naponski izvori napajanja su male snage i iznimno skupi. U slučaju ruskog razvoja, procijenjeni trošak minijaturnog izvora energije može biti do 4,5 milijuna rubalja.

Nikel-63 također ima konkurenciju. Na primjer, sveučilište Missouri već duže vrijeme eksperimentira sa stroncijem-90, a u prodaji se mogu naći minijaturne beta-voltaične baterije na bazi tricija. Po cijeni od oko tisuću dolara, u stanju su napajati razne pacemakere, senzore ili nadoknaditi samopražnjenje litij-ionskih baterija.

Stručnjaci su za sada mirni

Unatoč pristupu masovnoj proizvodnji prvih natrijevih baterija i aktivnom radu na grafenskim napajanjima, stručnjaci u industriji ne predviđaju nikakve revolucije u sljedećih nekoliko godina.

Tvrtka Liteko, koja posluje pod okriljem Rusnana i proizvodi litij-ionske baterije u Rusiji, smatra da zasad nema razloga za usporavanje rasta tržišta. "Stalna potražnja za litij-ionskim baterijama prvenstveno je posljedica njihove visoke specifične energije (pohranjene po jedinici mase ili volumena). Po ovom parametru nemaju konkurenciju među punjivim kemijskim izvorima energije koji se trenutno proizvode u seriji", komentari u tvrtki.

Međutim, u slučaju komercijalnog uspjeha istih natrijevih poadBit baterija, tržište se može preformatirati za nekoliko godina. Osim ako vlasnici i dioničari ne žele zaraditi dodatni novac na novoj tehnologiji.