Ne želite baterije od kamenja? Očekuje li nas nova revolucija u području punjivih baterija? O svemu ovome danas.
U cijelom svijetu već se dugo vodi utrka za postizanje najveće moguće učinkovitosti tzv. zelene energije. Obnovljivi izvori energije koji ne ispuštaju stakleničke plinove u atmosferu budućnost su naše civilizacije u koju nitko ne sumnja. Ovo više nije samo san, već potreba dana. Znanstvenici sve više zvone na uzbunu, pozivajući nas da štedimo struju i pokušamo koristiti električne uređaje što učinkovitije.
Također zanimljivo: Pregled Motorola Edge 40: isti "top za novac"
Većina uređaja radi na baterije ili baterije, od starih Walkman playera do najnovijih pametnih telefona ili električnih automobila, temeljenih na litij-ionskim tehnologijama (Li-ion). Koriste se već dugi niz godina u većini električnih uređaja i tehnoloških uređaja, iako nisu previše energetski učinkoviti i dugotrajni. Osim toga, njihovo zbrinjavanje s vremenom postaje pravi problem za ekološku situaciju našeg okoliša.
Litij-ionske baterije se postavljaju gotovo posvuda, jer su jeftine i imaju visoke performanse. Budući da je cijena ovih baterija znatno pala tijekom proteklog desetljeća, one postaju najodrživija alternativa za dugotrajnu upotrebu, jednostavno zbog svoje velike količine. Danas su ove baterije postigle nisku cijenu i povećanu gustoću energije ne zahvaljujući tehnološkim otkrićima, već jednostavnom i ustrajnom inženjerskom optimizacijom proizvodnih metoda, alata i učinkovitosti.
Međutim, s razvojem novih metoda i tehnologija proizvodnje električne energije, raste potražnja za učinkovitim metodama njezinog skladištenja. U malom opsegu s tim nema problema - rješenje su razne vrste baterija i akumulatora, koji su očiti element stvarnosti kao i sama struja.
Koriste se za napajanje telefona, razne vrste rasvjete, nekada su bile potrebne za korištenje svjetiljki ili glazbenih playera, iako sve to sada ima u našim pametnim telefonima. Ali kako pohraniti energiju potrebnu za napajanje cijelog kućanstva? Ispostavilo se da baterije i u ovom slučaju mogu dobro doći. Naravno, ne govorimo o baterijama tipa popularnih "prstića" dostupnih u trgovinama, već o potpuno novim uređajima, koji su sami po sebi uzbudljiva inženjerska dostignuća.
Dugo su u tijeku istraživanja za razvoj novih baterija koje se mogu natjecati s litij-ionskim baterijama u pogledu performansi, cijene i trajnosti.
Mnoge od ovih novih tehnologija nisu posve nove. U biti, rade slično litij-ionskim baterijama, ali koriste različite materijale. Ovdje su neki od najzanimljivijih primjera tehnologija koje bi uskoro mogle revolucionirati područje skladištenja energije.
Pročitajte također: 7 najboljih upotreba ChatGPT-a
Ova vrsta baterije, za razliku od drugih, ne koristi tekuće ili gel elektrolite, već čvrste oblike. Takvi elektroliti obično su u obliku keramike, stakla, polimera ili sulfita. Solid-state baterije su učinkovitije jer daju više energije za iste dimenzije kao i njihove litij-ionske kopije. Imaju veliki potencijal, posebice u području pogona električnih vozila.
Solid-state baterija ima potencijal riješiti većinu gore navedenih problema s današnjim litij-ionskim baterijama. Staklena baterija u čvrstom stanju može imati tri puta veću gustoću energije upotrebom anode od alkalijskog metala (litij, natrij ili kalij), koja povećava gustoću energije katode i osigurava dug vijek trajanja. Čvrsti elektrolit smatra se nezapaljivim ili barem otpornim na samozapaljenje. Nezapaljiva priroda solid-state baterija također smanjuje rizik od pregrijavanja, omogućujući čvršće pakiranje ćelija, čime se povećava fleksibilnost dizajna i gustoća.
Velike nade u ove baterije vezane su uz činjenicu da mogu trajati puno duže. I to je veliki plus u današnjem svijetu.
Međutim, solid-state baterije trenutno su na niskoj razini tehnološke spremnosti, a fundamentalna istraživanja još su u tijeku, što uzrokuje nesigurnost i zabrinutost u vezi s visokim troškovima proizvodnje i skalabilnosti. Izazov je također uvesti čvrste elektrolite u proces koji je kompatibilan s modernom proizvodnom praksom, koji ne bi trebao utjecati na trajnost ili cijenu konačnog proizvoda, i, osim toga, dodati prednosti kao što su bolja energija i gustoća snage, povećana sigurnost, i veća propusnost..
Pročitajte također: Testirao sam i intervjuirao Bingov chatbot
Litij-sumporne (Li-S) baterije (ne brkati s "litij-sumpor" - ove vječne baterije pokreću sporovi Ukrajinaca) počele su se razvijati i istraživati od 60-ih godina prošlog stoljeća kao učinkovit uređaj za pohranjivanje energije pomoću reverzibilnih elektrokemijskih reakcija. Unatoč brzom razvoju i komercijalizaciji tehnologije litij-ionskih baterija (LIB), nije postignut napredak u rješavanju kritičnih tehničkih izazova s kojima će se suočavati litij-ionske baterije u nadolazećim desetljećima. Stoga su 2000-ih Li-S baterije ponovno zadobile značajan interes programera zbog svojih prednosti - niske cijene i visoke teoretske specifične energije. Ovi pokazatelji su gotovo 3 puta veći od karakteristika trenutnih litij-ionskih baterija. Niska cijena i visok sadržaj sumpora (tj. aktivnog katodnog materijala) čini litij-sumporne baterije privlačnijim od litij-ionskih baterija, s obzirom na činjenicu da potonje koriste kritične materijale kao što su kobalt i nikal u proizvodnji katoda.
A kod litij-sumpornih baterija, katoda, koja je jedna od dvije elektrode u bateriji, bit će izrađena od sumpora. Ovaj element je uravnoteženiji od tradicionalnog nikla i kobalta. Takve baterije su učinkovitije od litij-ionskih baterija. To očito može dovesti do većeg raspona automobila u kojima će se koristiti. Možemo reći da je velika prednost ovih baterija što je sumpor jeftina i široko rasprostranjena sirovina. Istovremeno, proizvodni proces takvih baterija vrlo je sličan onom koji se koristi za proizvodnju litij-ionskih baterija, što znači da se za njihovu proizvodnju mogu koristiti isti uređaji i proizvodni kapaciteti.
Još jedna prednost ovih vrsta baterija je manja količina energije potrebna za njihovu proizvodnju, gotovo 25%. Sve te značajke mogu učiniti proizvodnju litij-sumpornih baterija vrlo isplativom.
Razvoj je već u punom jeku. Tvrtka Lyten na tom je području postigla posebno značajan uspjeh. Već ima cijelu baterijsku platformu LytCell EV. Tvrtka kaže da je njihova baterija jeftinija i sigurnija od današnjih litij-ionskih baterija i da bi se mogla koristiti u masovno proizvedenim električnim vozilima koja se proizvode u SAD-u do sredine ovog desetljeća.
Također zanimljivo: Google Bard AI: Sve što trebate znati
Ova vrsta baterije radi na temelju procesa oksidacije željeza pomoću zraka. U procesu ponovnog punjenja, oksidirane tvari pretvaraju se natrag u željezo u procesu poznatom kao reverzna oksidacija. Očekuje se da će baterije željezo-zrak postati raširene u bliskoj budućnosti, uglavnom zato što omogućuju pohranu energije gotovo 25 puta dulju od litij-ionskih baterija.
Zbog vrlo velikih rezervi i željeza i zraka, takve baterije bi sigurno koštale puno manje. Prema procjenama, njihova cijena može biti niža od postojećih baterija i do 10 puta! Nažalost, takve baterije imaju jedan značajan nedostatak – zbog spore oksidacije željeza, njihovo punjenje može trajati dugo.
Start-up Form Energy, nastao na temeljima poznatog Massachusetts Institute of Technology (MIT), uspješno razvija baterije željezo-zrak. Baterije Form Energy, prema riječima programera, deset su puta jeftinije od litijskih, a koriste željezo kojeg u svijetu ima u izobilju. U isto vrijeme, baterije željezo-zrak mogu trajati dulje od litijevih baterija, a također su sigurnije jer nisu zapaljive.
Jedini nedostatak koji se trenutno vidi je da se te baterije sporo pune, što ih čini manje održivom opcijom od litijevih baterija, na primjer u slučaju prijenosnih računala ili pametnih telefona. S druge strane, izvrsno su rješenje za pohranu energije na razini nacionalne elektroenergetske mreže jer mogu osigurati 100 sati pohrane energije, znatno duže od litijevih baterija koje mogu trajati i do šest sati. Na taj način mogu olakšati integraciju velikih solarnih parkova i vjetroelektrana.
Također zanimljivo: Fenomen Bluesky: kakva usluga i je li to na dugo vrijeme?
Još jedan zanimljiv primjer nove vrste baterija su one koje pohranjuju toplinu umjesto električne energije. Na primjer, izraelska tvrtka Brenmiller Energy radi na korištenju alternativnih materijala, poput kamenja, za skladištenje toplinske energije. Od 2012. Brenmiller Energy koristi drobljeni kamen prvo za proizvodnju, a zatim za skladištenje toplinske energije. Takve se tehnologije, pak, mogu koristiti u razne svrhe, na primjer, u industriji.
Zanimljivo je da ideja o korištenju drobljenog kamena za skladištenje energije nije posve nova. NASA, koja ima mnogo novih tehnologija, testira tehnologije skladištenja toplinske energije od sedamdesetih godina prošlog stoljeća. Za razliku od konvencionalnih, baterije koje proizvodi izraelska tvrtka koriste energiju za proizvodnju pare, tople vode ili vrućeg zraka. Brenmiller Energy kaže da će njihovo postrojenje, nazvano Tempo, moći pohraniti do 35 MWh energije, proizvodeći do 14 tona pare na sat.
Ovo je vrlo važno za izraelsko gospodarstvo, gdje do 45 posto svih emisija povezanih s energijom dolazi iz sektora industrijskog grijanja. Ovaj projekt je zamjena parnih kotlova koji rade na tradicionalna fosilna goriva.
Nova realnost zahtijeva nova rješenja. Pojava novih vrsta baterija pridonijet će razvoju tehnologija u području uštede energije. Možda za nekoliko godina vaš laptop ili pametni telefon više nećete morati puniti svaki dan, jer će s jednim punjenjem raditi mjesec, a možda i godinu dana. A pritom će novi tip baterije ne samo štedjeti energiju, već će pridonijeti i očuvanju okoliša.
Također zanimljivo:
Ostavi odgovor