Teknologjitë e së ardhmes që nuk duan të përkthehen në botë

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-16 16:16

Nga këndvështrimi im, këto janë truket e zakonshme të parazitëve. Dhe e gjithë kjo bëhet vetëm për hir të fitimit (fitimit)!

Për qytetërimin aktual, e gjithë kjo ndodhi gjatë kohës së Teslës. Por parazitët atëherë e kuptuan qartë se nëse njerëzit kanë akses në energjinë e lirë, ata do të marrin fund.

Të gjitha shpikjet u fshehën nën leckë, ku janë të gjitha tani.

Dhe kjo do të vazhdojë deri në momentin kur zhvillimi aktual i "shkencës" të mos varroset në një ngërç të vërtetë. Dhe ose parazitët do të dorëzohen dhe do të hapin një gjoks me shpikjet e të gjithë shkencëtarëve që kanë vrarë (gjë që nuk ka gjasa.)

Ose parazitët do të përpiqen përsëri të organizojnë një katastrofë në një shkallë planetare në mënyrë që t'i kthejnë të gjithë në Epokën e Gurit dhe të fillojnë përsëri - për ta ky është opsioni ideal.

Me çfarë do të "hamë"?

Është një paradoks, por pavarësisht nga rruga e jashtëzakonshme që ka bërë elektronika gjatë 30 viteve të fundit, të gjitha pajisjet celulare janë ende të pajisura me bateri litium-jon, të cilat hynë në treg që në vitin 1991, kur CD player-i i zakonshëm ishte kulmi i inxhinierisë. menduar në teknologjinë portative.

Shumë veti të dobishme të mostrave të reja në elektronikë dhe pajisje rrafshohen nga koha e pakët e furnizimit me energji të këtyre pajisjeve nga një bateri celulare. Sapuni dhe shpikësit shkencorë do të kishin ecur përpara shumë kohë më parë, por ato mbahen nga "spiranca" e baterisë.

Le të hedhim një vështrim se cilat teknologji mund të transformojnë botën e elektronikës në të ardhmen.

Së pari, pak histori

Më shpesh, bateritë litium-jon (Li-ion) përdoren në pajisjet mobile (laptopë, telefona celularë, PDA dhe të tjera). Kjo është për shkak të avantazheve të tyre në krahasim me bateritë e përdorura gjerësisht të hidridit nikel-metal (Ni-MH) dhe nikel-kadmium (Ni-Cd).

Bateritë Li-jon kanë parametra shumë më të mirë. Sidoqoftë, duhet të kihet parasysh se bateritë Ni-Cd kanë një avantazh të rëndësishëm: aftësinë për të siguruar rryma të larta shkarkimi. Kjo veçori nuk është shumë e rëndësishme kur fuqizoni laptopët ose telefonat celularë (ku përqindja e Li-ionit arrin 80% dhe pjesa e tyre po bëhet gjithnjë e më shumë), por ka mjaft pajisje që konsumojnë rryma të larta, për shembull, të gjitha llojet. e veglave elektrike, rroje elektrike etj. P. Deri më tani, këto pajisje kanë qenë pothuajse ekskluzivisht domeni i baterive Ni-Cd. Sidoqoftë, aktualisht, veçanërisht në lidhje me kufizimin e përdorimit të kadmiumit në përputhje me direktivën RoHS, është intensifikuar kërkimi për krijimin e baterive pa kadmium me një rrymë shkarkimi të lartë.

Qelizat primare ("bateritë") me një anodë litiumi u shfaqën në fillim të viteve 70 të shekullit të 20-të dhe gjetën aplikim shpejt për shkak të energjisë së tyre të lartë specifike dhe avantazheve të tjera. Kështu, u realizua dëshira e kahershme për të krijuar një burim rryme kimike me agjentin reduktues më aktiv, një metal alkali, i cili bëri të mundur rritjen dramatike si tensionin e funksionimit të baterisë ashtu edhe energjinë specifike të saj. Nëse zhvillimi i qelizave primare me një anodë litiumi u kurorëzua me sukses relativisht të shpejtë dhe qeliza të tilla zunë me vendosmëri vendin e tyre si furnizime me energji elektrike për pajisjet portative, atëherë krijimi i baterive të litiumit hasi në vështirësi thelbësore, të cilave iu deshën më shumë se 20 vjet për t'u kapërcyer.

Pas shumë testimeve gjatë viteve 1980, rezultoi se problemi i baterive të litiumit është shtrembëruar rreth elektrodave të litiumit. Më saktësisht, rreth aktivitetit të litiumit: proceset që ndodhën gjatë funksionimit, në fund çuan në një reagim të dhunshëm, të quajtur "ventilim me emetim flakë". Në vitin 1991, një numër i madh i baterive të rikarikueshme të litiumit u tërhoqën në fabrikat e prodhimit, të cilat u përdorën për herë të parë si burim energjie për telefonat celularë. Arsyeja është se gjatë një bisede, kur konsumi aktual është maksimal, nga bateria është lëshuar një flakë, duke djegur fytyrën e përdoruesit të celularit.

Për shkak të paqëndrueshmërisë së natyrshme në litiumin metalik, veçanërisht gjatë karikimit, kërkimet kanë kaluar në fushën e krijimit të një baterie pa përdorimin e Li, por duke përdorur jonet e tij. Megjithëse bateritë litium-jon ofrojnë densitet pak më të ulët të energjisë sesa bateritë litium, bateritë litium-jon janë të sigurta kur sigurohen me kushtet e duhura të ngarkimit dhe shkarkimit. Megjithatë, ata jo imun ndaj shpërthimeve.

Edhe në këtë drejtim, ndërkohë që gjithçka mundohet të zhvillohet dhe të mos qëndrojë në vend. Për shembull, shkencëtarët nga Universiteti Teknologjik Nanyang (Singapore) janë zhvilluar një lloj i ri i baterisë litium-jon me performancë rekord … Së pari, karikohet në 2 minuta deri në 70% të kapacitetit maksimal. Së dyti, bateria ka punuar pothuajse pa degradim për më shumë se 20 vjet.

Çfarë mund të presim më pas?

Natriumi

Sipas shumë studiuesve, është ky metal alkali që duhet të zëvendësojë litiumin e shtrenjtë dhe të rrallë, i cili, për më tepër, është kimikisht aktiv dhe i rrezikshëm nga zjarri. Parimi i funksionimit të baterive të natriumit është i ngjashëm me litiumin - ata përdorin jone metalikë për të transferuar ngarkesën.

Për shumë vite, shkencëtarët nga laboratorë dhe institute të ndryshme kanë luftuar me disavantazhet e teknologjisë së natriumit, si karikimi i ngadaltë dhe rrymat e ulëta. Disa prej tyre arritën ta zgjidhnin problemin. Për shembull, mostrat e para-prodhimit të baterive poadBit ngarkohen në pesë minuta dhe kanë një kapacitet prej një e gjysmë deri në dy herë. Pas marrjes së disa çmimeve në Evropë, si Çmimin për Radarin e Inovacionit, Çmimin Eureka Innovest dhe disa të tjera, kompania kaloi në certifikimin, ndërtimin e fabrikës dhe marrjen e patentave.

Grafeni

Grafeni është një rrjetë e sheshtë kristalore e atomeve të karbonit me trashësi një atom. Falë sipërfaqes së tij të madhe në një vëllim kompakt, i aftë për të ruajtur ngarkesën, grafeni është një zgjidhje ideale për krijimin e superkondensatorëve kompakt.

Tashmë ka modele eksperimentale me një kapacitet deri në 10,000 Farad! Një superkondensator i tillë u krijua nga Sunvault Energy në lidhje me Edison Power. Zhvilluesit pretendojnë se në të ardhmen do të paraqesin një model, energjia e të cilit do të jetë e mjaftueshme për të fuqizuar një shtëpi të tërë.

Superkondensatorë të tillë kanë shumë përparësi: mundësinë e një ngarkimi pothuajse të menjëhershëm, mirëdashësi mjedisore, siguri, kompaktësi dhe gjithashtu kosto të ulët. Falë teknologjisë së re për prodhimin e grafenit, e ngjashme me printimin në një printer 3D, Sunvault premton koston e baterive pothuajse dhjetë herë më pak se ajo e teknologjive litium-jon. Megjithatë, prodhimi industrial është ende shumë larg.

Sanvault gjithashtu ka konkurrentë. Një grup shkencëtarësh nga Universiteti i Swinburn, Australi, zbuluan gjithashtu një superkondensator grafeni, i cili është i krahasueshëm në kapacitet me bateritë litium-jon. Mund të karikohet në pak sekonda. Përveç kësaj, është fleksibël, gjë që do ta lejojë atë të përdoret në pajisje të faktorëve të ndryshëm të formës, madje edhe në rroba të zgjuara.

Bateri atomike

Bateritë bërthamore janë ende shumë të shtrenjta. Para nja dy vitesh kishte Këtu janë informacionet për baterinë bërthamore. Në të ardhmen e afërt, ato nuk do të jenë në gjendje të konkurrojnë me bateritë e njohura litium-jon, por nuk mund të mos i përmendim, sepse burimet që prodhojnë vazhdimisht energji për 50 vjet janë shumë më interesante se bateritë e ringarkueshme.

Parimi i tyre i funksionimit, në njëfarë kuptimi, është i ngjashëm me funksionimin e qelizave diellore, vetëm se në vend të diellit, burimi i energjisë në to janë izotopet me rrezatim beta, i cili më pas absorbohet nga elementët gjysmëpërçues.

Ndryshe nga rrezatimi gama, rrezatimi beta është praktikisht i padëmshëm. Është një rrjedhë grimcash të ngarkuara dhe mbrohet lehtësisht nga shtresa të holla materialesh të veçanta. Gjithashtu absorbohet në mënyrë aktive nga ajri.

Sot, zhvillimi i baterive të tilla kryhet në shumë institute. Në Rusi, NUST MISIS, MIPT dhe NPO Luch njoftuan punën e tyre të përbashkët në këtë drejtim. Më parë, një projekt i ngjashëm u nis nga Universiteti Politeknik Tomsk. Në të dy projektet, substanca kryesore është nikeli-63, i marrë nga rrezatimi me neutron i izotopit të nikelit-62 në një reaktor bërthamor me përpunim të mëtejshëm radiokimik dhe ndarje në centrifugat e gazit. Prototipi i parë i baterisë duhet të jetë gati në vitin 2017.

Megjithatë, këto furnizime me energji beta-voltaike janë me fuqi të ulët dhe jashtëzakonisht të shtrenjta. Në rastin e një zhvillimi rus, kostoja e vlerësuar e një burimi miniaturë të energjisë mund të jetë deri në 4.5 milion rubla.

Nickel-63 gjithashtu ka konkurrentë. Për shembull, Universiteti i Misurit ka eksperimentuar me stroncium-90 për një kohë të gjatë dhe bateritë beta-voltaike miniaturë të bazuara në tritium mund të gjenden në treg. Me një çmim rreth një mijë dollarë, ata janë në gjendje të fuqizojnë stimulues të ndryshëm stimulues, sensorë ose të kompensojnë vetë-shkarkimin e baterive litium-jon.

Ekspertët janë të qetë për momentin

Pavarësisht qasjes ndaj prodhimit masiv të baterive të para të natriumit dhe punës aktive në furnizimin me energji nga grafeni, ekspertët e industrisë nuk parashikojnë ndonjë revolucion për vitet e ardhshme.

Kompania Liteko, e cila operon nën krahun e Rusnano dhe prodhon bateri litium-jon në Rusi, beson se nuk ka arsye për një ngadalësim të rritjes së tregut deri më tani. "Kërkesa e qëndrueshme për bateri litium-jon është kryesisht për shkak të energjisë së tyre specifike të lartë (të ruajtur për njësi të masës ose vëllimit). Sipas këtij parametri, ato nuk kanë konkurrentë midis burimeve të energjisë kimike të rikarikueshme të prodhuara në seri për momentin." komentet në kompani.

Megjithatë, në rast të suksesit tregtar të të njëjtave bateri natriumi poadBit, tregu mund të riformatohet brenda disa vitesh. Përveç nëse pronarët dhe aksionarët duan të fitojnë para shtesë në teknologjinë e re.