Tegnologie van die toekoms wat nie in die wêreld wil vertaal nie

2024 Outeur: Seth Attwood | [email protected]. Laas verander: 2023-12-16 15:56

Vanuit my oogpunt is dit die gewone truuks van parasiete. En dit alles word gedoen net ter wille van wins (wins)!

Vir die huidige beskawing het dit alles gebeur gedurende die tyd van Tesla. Maar die parasiete het toe duidelik verstaan dat as mense toegang tot gratis energie het, hulle sal eindig.

Alle uitvindings was onder die lap weggesteek, waar hulle nou almal is.

En dit sal voortduur tot die oomblik wanneer die huidige ontwikkeling van "wetenskap" homself nie in 'n werklike impasse begrawe nie. En óf die parasiete sal oorgee en 'n kis oopmaak met die uitvindings van al die wetenskaplikes wat hulle doodgemaak het (wat onwaarskynlik is.)

Of die parasiete sal weer probeer om 'n katastrofe op 'n planetêre skaal te reël om almal terug te dryf in die Steentydperk en weer van voor af te begin - vir hulle is dit die ideale opsie.

Waarmee gaan ons "eet"?

Dit is 'n paradoks, maar ten spyte van die geweldige pad wat elektronika die afgelope 30 jaar geloop het, is alle mobiele toestelle steeds toegerus met litium-ioon-batterye, wat reeds in 1991 die mark betree het, toe die gewone CD-speler die toppunt van ingenieurswese was. gedink in draagbare tegnologie.

Baie nuttige eienskappe van nuwe monsters in elektronika en toerusting word gelykgemaak deur die karige tyd van kragtoevoer van hierdie toestelle vanaf 'n mobiele battery. Wetenskaplike seep en uitvinders sou lankal vorentoe getree het, maar hulle word gehou deur die "anker" van die battery.

Kom ons kyk na watter tegnologieë die wêreld van elektronika in die toekoms kan transformeer.

Eerstens 'n bietjie geskiedenis

Meestal word litium-ioon (Li-ion) batterye in mobiele toestelle (skootrekenaars, selfone, PDA's en ander) gebruik. Dit is te danke aan hul voordele bo die voorheen algemeen gebruikte nikkel-metaalhidried (Ni-MH) en nikkel-kadmium (Ni-Cd) batterye.

Li-ion batterye het baie beter parameters. Daar moet egter in gedagte gehou word dat Ni-Cd-batterye een belangrike voordeel het: die vermoë om hoë ontladingsstrome te verskaf. Hierdie eienskap is nie van kritieke belang wanneer skootrekenaars of selfone aangedryf word nie (waar die aandeel van Li-ion 80% bereik en hul aandeel al hoe meer word), maar daar is 'n hele paar toestelle wat hoë strome verbruik, byvoorbeeld alle soorte van elektriese gereedskap, elektriese skeerapparate, ens. P. Tot nou toe was hierdie toestelle byna uitsluitlik die domein van Ni-Cd-batterye. Op die oomblik, veral in verband met die beperking van die gebruik van kadmium in ooreenstemming met die RoHS-richtlijn, het navorsing oor die skepping van kadmiumvrye batterye met 'n hoë ontladingsstroom egter verskerp.

Primêre selle ("batterye") met 'n litiumanode het in die vroeë 70's van die 20ste eeu verskyn en het vinnig toepassing gevind as gevolg van hul hoë spesifieke energie en ander voordele. So is die langdurige begeerte om 'n chemiese stroombron met die mees aktiewe reduseermiddel, 'n alkalimetaal, te skep, verwesenlik, wat dit moontlik gemaak het om beide die bedryfsspanning van die battery en sy spesifieke energie dramaties te verhoog. As die ontwikkeling van primêre selle met 'n litiumanode met relatief vinnige sukses gekroon is en sulke selle stewig hul plek ingeneem het as kragbronne vir draagbare toerusting, dan het die skepping van litiumbatterye fundamentele probleme ondervind, wat meer as 20 jaar geneem het om te oorkom.

Na baie toetsing deur die 1980's, het dit geblyk dat die probleem van litiumbatterye om die litiumelektrodes gedraai is. Meer presies, rondom die aktiwiteit van litium: die prosesse wat tydens die operasie plaasgevind het, het uiteindelik gelei tot 'n hewige reaksie, genaamd "ventilasie met die uitstoot van 'n vlam". In 1991 is 'n groot aantal litium-herlaaibare batterye na die vervaardigingsaanlegte herroep, wat vir die eerste keer as 'n kragbron vir selfone gebruik is. Die rede is dat tydens 'n gesprek, wanneer die huidige verbruik maksimum is, 'n vlam uit die battery vrygestel is wat die gesig van die selfoongebruiker verbrand het.

As gevolg van die onstabiliteit wat inherent is aan metaallitium, veral tydens laai, het navorsing verskuif na die veld van die skep van 'n battery sonder die gebruik van Li, maar die gebruik van sy ione. Alhoewel litium-ioonbatterye effens laer energiedigtheid as litiumbatterye bied, is Li-ioonbatterye veilig wanneer dit van die korrekte laai- en ontladingstoestande voorsien word. Hulle het egter nie immuun teen ontploffings nie.

In hierdie rigting ook, terwyl alles probeer ontwikkel en nie stilstaan nie. Byvoorbeeld, wetenskaplikes van Nanyang Tegnologiese Universiteit (Singapoer) het ontwikkel 'n nuwe tipe litiumioonbattery met rekordverrigting … Eerstens laai dit binne 2 minute tot 70% van sy maksimum kapasiteit. Tweedens werk die battery al vir meer as 20 jaar amper sonder agteruitgang.

Wat kan ons volgende verwag?

Natrium

Volgens baie navorsers is dit hierdie alkalimetaal wat die duur en skaars litium moet vervang, wat boonop chemies aktief en brandgevaarlik is. Die beginsel van werking van natriumbatterye is soortgelyk aan litium - hulle gebruik metaalione om lading oor te dra.

Vir baie jare het wetenskaplikes van verskeie laboratoriums en institute gesukkel met die nadele van natriumtegnologie, soos stadige laai en lae strome. Sommige van hulle het daarin geslaag om die probleem op te los. Byvoorbeeld, voorproduksiemonsters van poadBit-batterye word binne vyf minute gelaai en het een en 'n half tot twee keer die kapasiteit. Nadat die maatskappy verskeie toekennings in Europa ontvang het, soos die Innovation Radar-prys, die Eureka Innovest-toekenning en verskeie ander, het die maatskappy aanbeweeg na sertifisering, fabriekskonstruksie en die verkryging van patente.

Grafeen

Grafeen is 'n plat kristalrooster van koolstofatome van een atoom dik. Danksy sy groot oppervlak in 'n kompakte volume, wat lading kan stoor, is grafeen 'n ideale oplossing vir die skep van kompakte superkapasitors.

Daar is reeds eksperimentele modelle met 'n kapasiteit van tot 10 000 Farads! So 'n superkapasitor is geskep deur Sunvault Energy in samewerking met Edison Power. Die ontwikkelaars beweer dat hulle in die toekoms 'n model sal aanbied waarvan die energie genoeg sal wees om 'n hele huis aan te dryf.

Sulke superkapasitors het baie voordele: die moontlikheid van 'n byna onmiddellike lading, omgewingsvriendelikheid, veiligheid, kompaktheid en ook lae koste. Danksy die nuwe tegnologie vir die vervaardiging van grafeen, soortgelyk aan druk op 'n 3D-drukker, beloof Sunvault die koste van batterye byna tien keer minder as dié van litium-ioon-tegnologie. Industriële produksie is egter nog ver weg.

Sanvault het ook mededingers.’n Groep wetenskaplikes van die Universiteit van Swinburn, Australië, het ook’n grafeen-superkapasitor onthul, wat in kapasiteit vergelykbaar is met litiumioonbatterye. Dit kan binne 'n paar sekondes gelaai word. Daarbenewens is dit buigsaam, wat dit moontlik maak om dit in toestelle van verskillende vormfaktore en selfs in slim klere te gebruik.

Atoombatterye

Kernbatterye is steeds baie duur. 'n Paar jaar gelede was daar Hier is die inligting oor die kernbattery. In die nabye toekoms sal hulle nie met die bekende litium-ioonbatterye kan meeding nie, maar ons kan nie nalaat om dit te noem nie, want bronne wat al 50 jaar lank voortdurend energie opwek, is baie interessanter as herlaaibare batterye.

Hul werkingsbeginsel is in 'n sekere sin soortgelyk aan die werking van sonselle, net in plaas van die son, is die bron van energie daarin isotope met beta-straling, wat dan deur halfgeleierelemente geabsorbeer word.

Anders as gammastraling is beta-bestraling feitlik onskadelik. Dit is 'n stroom gelaaide deeltjies en word maklik deur dun lae spesiale materiale beskerm. Dit word ook aktief deur die lug geabsorbeer.

Vandag word die ontwikkeling van sulke batterye in baie institute uitgevoer. In Rusland het NUST MISIS, MIPT en NPO Luch hul gesamentlike werk in hierdie rigting aangekondig. Vroeër is 'n soortgelyke projek deur die Tomsk Polytechnic University van stapel gestuur. In beide projekte is die hoofstof nikkel-63, verkry deur neutronbestraling van die nikkel-62-isotoop in 'n kernreaktor met verdere radiochemiese verwerking en skeiding in gassentrifuges. Die eerste prototipe van die battery behoort in 2017 gereed te wees.

Sulke beta-voltaïese kragbronne is egter lae krag en uiters duur. In die geval van 'n Russiese ontwikkeling, kan die geraamde koste van 'n miniatuurkragbron tot 4,5 miljoen roebels wees.

Nickel-63 het ook mededingers. Byvoorbeeld, die Universiteit van Missouri eksperimenteer al lank met strontium-90, en miniatuur beta-voltaïese batterye gebaseer op tritium kan kommersieel gevind word. Teen 'n prys in die omgewing van 'n duisend dollar is hulle in staat om verskeie pasaangeërs, sensors aan te dryf of te vergoed vir die selfontlading van litiumioonbatterye.

Kenners is vir eers kalm

Ten spyte van die benadering tot massaproduksie van die eerste natriumbatterye en aktiewe werk aan grafeenkragbronne, voorspel bedryfskenners geen omwentelinge vir die volgende paar jaar nie.

Die maatskappy Liteko, wat onder die vlerk van Rusnano bedrywig is en litiumioonbatterye in Rusland vervaardig, meen daar is geen redes vir 'n verlangsaming in markgroei tot dusver nie. "Die bestendige vraag na litium-ioonbatterye is hoofsaaklik te wyte aan hul hoë spesifieke energie (geberg per eenheid massa of volume). Volgens hierdie parameter het hulle geen mededingers onder die herlaaibare chemiese kragbronne wat op die oomblik in serie vervaardig word nie." kommentaar in die maatskappy.

In die geval van kommersiële sukses van dieselfde natrium poadBit-batterye, kan die mark egter binne 'n kwessie van jare herformateer word. Tensy die eienaars en aandeelhouers ekstra geld op die nuwe tegnologie wil verdien.