Tehnologije budućnosti koje se ne žele prevesti u svijet

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-16 15:59

Sa moje tačke gledišta, ovo su uobičajeni trikovi parazita. I sve se to radi samo radi profita (profita)!

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

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

I to će se nastaviti sve do trenutka kada se sadašnji razvoj "nauke" ne zakopa u pravi ćorsokak. Ili će se paraziti predati i otvoriti sanduk sa izumima svih naučnika koje su ubili (što je malo vjerovatno).

Ili će paraziti ponovo pokušati organizirati katastrofu na planetarnim razmjerima kako bi sve vratili u kameno doba i počeli ispočetka - za njih je ovo idealna opcija.

Sa čime ćemo "jesti"?

Paradoks je, ali uprkos ogromnom putu koji je elektronika prošla u proteklih 30 godina, svi mobilni uređaji su i dalje opremljeni litijum-jonskim baterijama, koje su ušle na tržište još 1991. godine, kada je uobičajeni CD plejer bio vrhunac inženjerstva. misao u prenosivoj tehnologiji.

Mnoga korisna svojstva novih uzoraka u elektronici i gadžetima nivelirana su oskudnim vremenom napajanja ovih uređaja iz mobilne baterije. Naučni sapun i pronalazači davno bi istupili, ali ih drži "sidro" baterije.

Pogledajmo koje tehnologije mogu transformirati svijet elektronike u budućnosti.

Prvo, malo istorije

Najčešće se litijum-jonske (Li-ion) baterije koriste u mobilnim uređajima (laptopovi, mobilni telefoni, PDA i drugi). To je zbog njihovih prednosti u odnosu na ranije široko korištene nikl-metal hidridne (Ni-MH) i nikl-kadmijum (Ni-Cd) baterije.

Li-ion baterije imaju mnogo bolje parametre. Međutim, treba imati na umu da Ni-Cd baterije imaju jednu važnu prednost: sposobnost da daju velike struje pražnjenja. Ovo svojstvo nije kritično važno za napajanje laptopa ili mobitela (gdje udio Li-iona dostiže 80% i njihov udio je sve veći), ali postoji dosta uređaja koji troše velike struje, na primjer, svih vrsta električnih alata, električnih brijača itd. P. Do sada su ovi uređaji bili gotovo isključivo u domenu Ni-Cd baterija. Međutim, trenutno, posebno u vezi sa ograničenjem upotrebe kadmijuma u skladu sa RoHS direktivom, intenzivirana su istraživanja o stvaranju baterija bez kadmijuma sa visokom strujom pražnjenja.

Primarne ćelije („baterije“) sa litijumskom anodom pojavile su se početkom 70-ih godina 20. veka i brzo su našle primenu zbog svoje visoke specifične energije i drugih prednosti. Tako je ostvarena dugogodišnja želja za stvaranjem hemijskog izvora struje sa najaktivnijim redukcionim agensom, alkalnim metalom, što je omogućilo dramatično povećanje i radnog napona baterije i njene specifične energije. Ako je razvoj primarnih ćelija s litijumskom anodom okrunjen relativno brzim uspjehom i takve ćelije su čvrsto zauzele svoje mjesto kao izvor napajanja za prijenosnu opremu, onda je stvaranje litijumskih baterija naišlo na fundamentalne poteškoće, za čije je prevladavanje bilo potrebno više od 20 godina.

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

Zbog nestabilnosti svojstvene metalnom litijumu, posebno tokom punjenja, istraživanja su se preselila na oblast stvaranja baterije bez upotrebe Li, već korišćenjem njegovih jona. Iako litijum-jonske baterije pružaju neznatno nižu gustinu energije od litijumskih baterija, litijum-jonske baterije su bezbedne kada se obezbede ispravni uslovi punjenja i pražnjenja. Međutim, oni nisu imuni na eksplozije.

I u ovom pravcu, dok se sve pokušava razvijati i ne miruje. Na primjer, naučnici sa tehnološkog univerziteta Nanyang (Singapur) su se razvili novi tip litijum-jonske baterije sa rekordnim performansama … Prvo, puni se za 2 minute do 70% svog maksimalnog kapaciteta. Drugo, baterija radi gotovo bez degradacije više od 20 godina.

Šta možemo očekivati sljedeće?

Natrijum

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 natrijumskih baterija je sličan litijumskim - koriste ione metala za prenos naboja.

Dugi niz godina, naučnici iz raznih laboratorija i instituta borili su se sa nedostacima natrijume tehnologije, kao što su sporo punjenje i niske struje. Neki od njih su uspjeli riješiti problem. Na primjer, predproizvodni uzorci poadBit baterija se pune za pet minuta i imaju jedan i po do dva puta veći kapacitet. Nakon što je dobila nekoliko nagrada u Evropi, kao što su Innovation Radar Prize, Eureka Innovest Award i nekoliko drugih, kompanija je prešla na sertifikaciju, izgradnju fabrike i dobijanje patenata.

Grafen

Grafen je ravna kristalna rešetka atoma ugljika debljine jedan atom. Zahvaljujući svojoj ogromnoj površini u kompaktnom volumenu, sposobnom za pohranjivanje naboja, grafen je idealno rješenje za stvaranje kompaktnih superkondenzatora.

Već postoje eksperimentalni modeli kapaciteta do 10.000 Farada! Takav superkondenzator kreirala je Sunvault Energy u saradnji sa Edison Power. 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, sličnoj štampi na 3D štampaču, Sunvault obećava skoro deset puta nižu cenu baterija od litijum-jonskih tehnologija. Međutim, industrijska proizvodnja je još uvijek daleko.

Sanvault takođe ima konkurenciju. Grupa naučnika sa Univerziteta Svinburn, Australija, takođe je predstavila grafenski superkondenzator, koji je po kapacitetu uporediv sa litijum-jonskim 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 i dalje veoma skupe. Prije par godina bilo je Evo informacija o nuklearnoj bateriji. U bliskoj budućnosti neće moći da se takmiče sa poznatim litijum-jonskim baterijama, ali ih ne možemo ne spomenuti, jer su izvori koji neprekidno generišu energiju već 50 godina mnogo 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 sa beta zračenjem, koje potom apsorbiraju poluvodički elementi.

Za razliku od gama zračenja, beta zračenje je praktično bezopasno. To je tok nabijenih čestica i lako je zaštićen tankim slojevima posebnih materijala. Takođe se aktivno apsorbuje u vazduhu.

Danas se razvoj takvih baterija odvija u mnogim institutima. U Rusiji su NUST MISIS, MIPT i NPO Luch najavili zajednički rad u ovom pravcu. Ranije je sličan projekat pokrenuo Politehnički univerzitet Tomsk. U oba projekta glavna supstanca je nikl-63, dobijen neutronskim zračenjem izotopa nikla-62 u nuklearnom reaktoru uz daljnju radiohemijsku obradu i odvajanje u plinskim centrifugama. Prvi prototip baterije trebao bi biti gotov 2017. godine.

Međutim, takva beta-voltaična napajanja su male snage i izuzetno skupa. U slučaju ruskog razvoja, procijenjeni trošak minijaturnog izvora napajanja može biti do 4,5 miliona rubalja.

Nikel-63 takođe ima konkurenciju. Na primjer, Univerzitet u Missouriju već duže vrijeme eksperimentiše sa stroncijem-90, a minijaturne beta-voltaične baterije na bazi tricijuma mogu se naći u prodaji. Po cijeni od oko hiljadu dolara, u stanju su da napajaju razne pejsmejkere, senzore ili kompenziraju samopražnjenje litijum-jonskih baterija.

Stručnjaci su za sada mirni

Unatoč pristupu masovnoj proizvodnji prvih natrijevih baterija i aktivnom radu na grafenskim izvorima napajanja, stručnjaci iz industrije ne predviđaju nikakve revolucije u sljedećih nekoliko godina.

Kompanija Liteko, koja posluje pod okriljem Rusnana i proizvodi litijum-jonske baterije u Rusiji, smatra da za sada nema razloga za usporavanje rasta tržišta. "Stalna potražnja za litijum-jonskim baterijama prvenstveno je posledica njihove visoke specifične energije (pohranjene po jedinici mase ili zapremine). Po ovom parametru one nemaju konkurenciju među punjivim hemijskim izvorima energije koji se trenutno proizvode u seriji", komentari u kompaniji.

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