Teknologi masa depan yang tidak mahu diterjemahkan ke dunia

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-16 16:12

Dari sudut pandangan saya, ini adalah helah parasit yang biasa. Dan semua ini dilakukan hanya untuk kepentingan keuntungan (keuntungan)!

Untuk tamadun semasa, semua ini berlaku pada zaman Tesla. Tetapi parasit kemudiannya memahami dengan jelas bahawa jika orang mempunyai akses kepada tenaga bebas, mereka akan berakhir.

Semua ciptaan disembunyikan di bawah kain, di mana mereka berada sekarang.

Dan ini akan berterusan sehingga saat perkembangan "sains" semasa tidak membenamkan dirinya dalam kebuntuan yang nyata. Dan sama ada parasit akan menyerah dan membuka peti dengan ciptaan semua saintis yang telah mereka bunuh (yang tidak mungkin.)

Atau parasit akan cuba sekali lagi untuk mengatur malapetaka pada skala planet untuk memacu semua orang kembali ke Zaman Batu dan bermula sekali lagi - bagi mereka ini adalah pilihan yang ideal.

Dengan apa kita akan "makan"?

Ia adalah satu paradoks, tetapi di sebalik laluan hebat yang telah dilakukan oleh elektronik sejak 30 tahun yang lalu, semua peranti mudah alih masih dilengkapi dengan bateri litium-ion, yang memasuki pasaran seawal tahun 1991, apabila pemain CD biasa adalah kemuncak kejuruteraan. pemikiran dalam teknologi mudah alih.

Banyak sifat berguna sampel baharu dalam elektronik dan alat diratakan oleh masa yang singkat bekalan kuasa peranti ini daripada bateri mudah alih. Sabun dan pencipta saintifik telah lama melangkah ke hadapan, tetapi ia disimpan oleh "sauh" bateri.

Mari kita lihat apakah teknologi yang boleh mengubah dunia elektronik pada masa hadapan.

Pertama, sedikit sejarah

Selalunya, bateri litium-ion (Li-ion) digunakan dalam peranti mudah alih (komputer riba, telefon bimbit, PDA dan lain-lain). Ini disebabkan kelebihannya berbanding bateri nikel-logam hidrida (Ni-MH) dan nikel-kadmium (Ni-Cd) yang digunakan secara meluas sebelum ini.

Bateri li-ion mempunyai parameter yang lebih baik. Walau bagaimanapun, perlu diingat bahawa bateri Ni-Cd mempunyai satu kelebihan penting: keupayaan untuk menyediakan arus nyahcas yang tinggi. Harta ini tidak begitu penting apabila menghidupkan komputer riba atau telefon bimbit (di mana bahagian Li-ion mencapai 80% dan bahagiannya semakin banyak), tetapi terdapat beberapa peranti yang menggunakan arus tinggi, contohnya, semua jenis alat kuasa, pencukur elektrik, dsb. P. Sehingga kini, peranti ini hampir menjadi domain bateri Ni-Cd secara eksklusif. Walau bagaimanapun, pada masa ini, terutamanya berkaitan dengan sekatan penggunaan kadmium mengikut arahan RoHS, penyelidikan mengenai penciptaan bateri bebas kadmium dengan arus nyahcas yang tinggi telah dipergiatkan.

Sel-sel utama ("bateri") dengan anod litium muncul pada awal 70-an abad ke-20 dan cepat ditemui aplikasi kerana tenaga khusus yang tinggi dan kelebihan lain. Oleh itu, keinginan lama untuk mencipta sumber arus kimia dengan agen pengurangan paling aktif, logam alkali, telah direalisasikan, yang memungkinkan untuk meningkatkan secara mendadak kedua-dua voltan operasi bateri dan tenaga khususnya. Sekiranya pembangunan sel primer dengan anod litium telah dinobatkan dengan kejayaan yang agak pesat dan sel-sel tersebut dengan kukuh mengambil tempat mereka sebagai bekalan kuasa untuk peralatan mudah alih, maka penciptaan bateri litium menghadapi kesukaran asas, yang mengambil masa lebih daripada 20 tahun untuk diatasi.

Selepas banyak ujian sepanjang tahun 1980-an, ternyata masalah bateri litium berpusing di sekeliling elektrod litium. Lebih tepat lagi, sekitar aktiviti litium: proses yang berlaku semasa operasi, pada akhirnya, membawa kepada tindak balas ganas, yang dipanggil "pengudaraan dengan pelepasan nyalaan". Pada tahun 1991, sejumlah besar bateri boleh dicas semula litium telah dipanggil semula ke kilang pembuatan, yang digunakan buat kali pertama sebagai sumber kuasa untuk telefon bimbit. Sebabnya ialah semasa perbualan, apabila penggunaan semasa adalah maksimum, nyalaan dikeluarkan dari bateri, membakar muka pengguna telefon bimbit.

Disebabkan ketidakstabilan yang wujud dalam litium logam, terutamanya semasa pengecasan, penyelidikan telah berpindah ke bidang mencipta bateri tanpa menggunakan Li, tetapi menggunakan ionnya. Walaupun bateri litium-ion memberikan ketumpatan tenaga yang sedikit lebih rendah daripada bateri litium, bateri Li-ion selamat apabila dibekalkan dengan keadaan cas dan nyahcas yang betul. Walau bagaimanapun, mereka tidak kebal terhadap letupan.

Ke arah ini, juga, manakala segala-galanya cuba untuk membangunkan dan tidak berdiri diam. Sebagai contoh, saintis dari Universiti Teknologi Nanyang (Singapura) telah berkembang jenis bateri litium-ion baharu dengan prestasi memecahkan rekod … Pertama, ia mengecas dalam 2 minit hingga 70% daripada kapasiti maksimumnya. Kedua, bateri telah berfungsi hampir tanpa degradasi selama lebih daripada 20 tahun.

Apa yang boleh kita jangkakan seterusnya?

natrium

Menurut banyak penyelidik, logam alkali inilah yang sepatutnya menggantikan litium yang mahal dan jarang berlaku, yang, lebih-lebih lagi, aktif secara kimia dan berbahaya kebakaran. Prinsip operasi bateri natrium adalah serupa dengan litium - mereka menggunakan ion logam untuk memindahkan caj.

Selama bertahun-tahun, saintis dari pelbagai makmal dan institut telah bergelut dengan keburukan teknologi natrium, seperti pengecasan perlahan dan arus rendah. Sebahagian daripada mereka berjaya menyelesaikan masalah tersebut. Contohnya, sampel pra-pengeluaran bateri poadBit dicas dalam masa lima minit dan mempunyai satu setengah hingga dua kali ganda kapasiti. Selepas menerima beberapa anugerah di Eropah, seperti Hadiah Radar Inovasi, Anugerah Eureka Innovest dan beberapa lagi, syarikat itu beralih kepada pensijilan, pembinaan kilang dan mendapatkan paten.

Graphene

Graphene ialah kisi kristal rata bagi atom karbon setebal satu atom. Terima kasih kepada luas permukaannya yang besar dalam volum padat, mampu menyimpan cas, graphene ialah penyelesaian yang ideal untuk mencipta superkapasitor padat.

Sudah ada model eksperimen dengan kapasiti sehingga 10,000 Farad! Superkapasitor sedemikian telah dicipta oleh Sunvault Energy bersama-sama dengan Edison Power. Pemaju mendakwa bahawa pada masa akan datang mereka akan membentangkan model, tenaga yang akan mencukupi untuk menggerakkan seluruh rumah.

Superkapasitor sedemikian mempunyai banyak kelebihan: kemungkinan pengecasan hampir segera, keramahan alam sekitar, keselamatan, kekompakan, dan juga kos rendah. Terima kasih kepada teknologi baharu untuk menghasilkan graphene, sama seperti mencetak pada pencetak 3D, Sunvault menjanjikan kos bateri hampir sepuluh kali lebih rendah daripada teknologi litium-ion. Walau bagaimanapun, pengeluaran perindustrian masih jauh.

Sanvault juga mempunyai pesaing. Sekumpulan saintis dari Universiti Swinburn, Australia, turut melancarkan supercapacitor graphene, yang setanding dengan kapasiti bateri lithium-ion. Ia boleh dicas dalam beberapa saat. Di samping itu, ia adalah fleksibel, yang akan membolehkan ia digunakan dalam peranti pelbagai faktor bentuk, dan juga dalam pakaian pintar.

Bateri atom

Bateri nuklear masih sangat mahal. Beberapa tahun lalu ada Berikut adalah maklumat mengenai bateri nuklear. Dalam masa terdekat, mereka tidak akan dapat bersaing dengan bateri litium-ion yang biasa, tetapi kami tidak boleh gagal untuk menyebutnya, kerana sumber yang telah menjana tenaga secara berterusan selama 50 tahun jauh lebih menarik daripada bateri boleh dicas semula.

Prinsip operasi mereka, dalam erti kata lain, adalah serupa dengan operasi sel suria, hanya sebagai ganti matahari, sumber tenaga di dalamnya adalah isotop dengan sinaran beta, yang kemudiannya diserap oleh unsur semikonduktor.

Tidak seperti sinaran gamma, sinaran beta boleh dikatakan tidak berbahaya. Ia adalah aliran zarah bercas dan mudah dilindungi oleh lapisan nipis bahan khas. Ia juga diserap secara aktif oleh udara.

Hari ini, pembangunan bateri sedemikian dijalankan di banyak institut. Di Rusia, NUST MISIS, MIPT dan NPO Luch mengumumkan kerja bersama mereka ke arah ini. Terdahulu, projek serupa telah dilancarkan oleh Universiti Politeknik Tomsk. Dalam kedua-dua projek, bahan utama ialah nikel-63, diperoleh melalui penyinaran neutron isotop nikel-62 dalam reaktor nuklear dengan pemprosesan dan pengasingan radiokimia selanjutnya dalam emparan gas. Prototaip pertama bateri sepatutnya siap pada 2017.

Walau bagaimanapun, bekalan kuasa beta-voltan sedemikian adalah kuasa rendah dan sangat mahal. Dalam kes pembangunan Rusia, anggaran kos sumber kuasa kecil boleh sehingga 4.5 juta rubel.

Nikel-63 juga mempunyai pesaing. Sebagai contoh, Universiti Missouri telah bereksperimen dengan strontium-90 untuk masa yang lama, dan bateri beta-voltan kecil berdasarkan tritium boleh didapati secara komersil. Pada harga dalam lingkungan seribu dolar, mereka mampu menghidupkan pelbagai perentak jantung, penderia, atau mengimbangi pelepasan sendiri bateri litium-ion.

Pakar tenang buat masa ini

Walaupun pendekatan untuk pengeluaran besar-besaran bateri natrium pertama dan kerja aktif pada bekalan kuasa graphene, pakar industri tidak meramalkan sebarang revolusi untuk beberapa tahun akan datang.

Syarikat Liteko, yang beroperasi di bawah sayap Rusnano dan menghasilkan bateri litium-ion di Rusia, percaya bahawa tidak ada sebab untuk kelembapan dalam pertumbuhan pasaran setakat ini. "Permintaan yang stabil untuk bateri litium-ion adalah terutamanya disebabkan oleh tenaga spesifiknya yang tinggi (disimpan setiap unit jisim atau isipadu). Menurut parameter ini, mereka tidak mempunyai pesaing antara sumber kuasa kimia boleh dicas semula yang dihasilkan secara bersiri pada masa ini," komen dalam syarikat.

Walau bagaimanapun, dalam kes kejayaan komersial bateri natrium poadBit yang sama, pasaran boleh diformat semula dalam beberapa tahun. Melainkan pemilik dan pemegang saham ingin mendapatkan wang tambahan menggunakan teknologi baharu itu.