Ne želite baterij iz kamnov? Se nam obeta nova revolucija na področju polnilnih baterij? O vsem tem danes.
Povsod po svetu že dolgo poteka tekma za čim večji izkoristek tako imenovane zelene energije. Obnovljivi viri energije, ki ne izpuščajo toplogrednih plinov v ozračje, so prihodnost naše civilizacije, o čemer nihče ne dvomi. To niso več le sanje, ampak potreba dneva. Znanstveniki vedno bolj oglašajo alarm in nas pozivajo, naj varčujemo z elektriko in poskušamo električne naprave uporabljati čim bolj učinkovito.
Zanimivo tudi: Pogled Motorola Edge 40: isti "top za denar"
Večina naprav deluje na baterije oz baterije, od starih predvajalnikov Walkman do najnovejših pametnih telefonov ali električnih avtomobilov, ki temeljijo na litij-ionskih tehnologijah (Li-ion). Uporabljajo se že vrsto let v večini električnih aparatov in tehnoloških naprav, čeprav niso preveč energetsko učinkoviti in trpežni. Poleg tega njihovo odstranjevanje sčasoma postane resen problem za ekološko stanje našega okolja.
Litij-ionske baterije so nameščene skoraj povsod, saj so poceni in imajo visoko zmogljivost. Ker so se stroški teh baterij v zadnjem desetletju znatno znižali, postajajo najprimernejša alternativa za dolgoročno uporabo, preprosto zaradi njihovega velikega števila. Danes te baterije niso dosegle nizkih stroškov in povečane energijske gostote ne s tehnološkimi preboji, ampak s preprosto in vztrajno inženirsko optimizacijo proizvodnih metod, orodij in učinkovitosti.
Vendar pa z razvojem novih metod in tehnologij proizvodnje električne energije naraščajo zahteve po učinkovitih načinih njenega shranjevanja. V majhnem obsegu s tem ni težav - rešitev so različne vrste baterij in akumulatorjev, ki so tako očiten element realnosti kot elektrika sama.
Navajeni so za napajanje telefonov, raznih vrst razsvetljave, včasih so bili potrebni za uporabo svetilk ali glasbenih predvajalnikov, čeprav je vse to zdaj v naših pametnih telefonih. Toda kako shraniti energijo, potrebno za napajanje celotnega gospodinjstva? Izkazalo se je, da lahko tudi v tem primeru baterije pridejo prav. Seveda ne govorimo o baterijah tipa priljubljenih »prstkov«, ki so na voljo v trgovinah, temveč o popolnoma novih napravah, ki so same po sebi vznemirljivi inženirski dosežki.
Že dolgo potekajo raziskave za razvoj novih baterij, ki se lahko kosajo z litij-ionskimi baterijami v smislu zmogljivosti, stroškov in vzdržljivosti.
Mnoge od teh novih tehnologij niso povsem nove. V bistvu delujejo podobno kot litij-ionske baterije, vendar uporabljajo drugačne materiale. Tukaj je nekaj najzanimivejših primerov tehnologij, ki bi lahko kmalu revolucionirale področje shranjevanja energije.
Preberite tudi: 7 najbolj kul uporab ChatGPT
Ta vrsta baterije za razliko od drugih ne uporablja tekočih ali želatinastih elektrolitov, temveč trdne oblike. Takšni elektroliti so običajno v obliki keramike, stekla, polimerov ali sulfitov. Polprevodniške baterije so učinkovitejše, ker zagotavljajo več energije za enake dimenzije kot njihove litij-ionske baterije. Velik potencial imajo predvsem na področju pogona električnih vozil.
Polprevodniška baterija lahko reši večino zgoraj naštetih težav z današnjimi litij-ionskimi baterijami. Steklena polprevodniška baterija ima lahko trikrat večjo energijsko gostoto z uporabo anode iz alkalijskih kovin (litij, natrij ali kalij), ki poveča energijsko gostoto katode in zagotavlja dolgo življenjsko dobo. Trden elektrolit velja za negorljivega ali vsaj odpornega proti samovžigu. Nevnetljiva narava polprevodniških baterij tudi zmanjšuje tveganje pregrevanja, kar omogoča tesnejše pakiranje celic, s čimer se poveča prilagodljivost zasnove in nasipna gostota.
Veliki upi od teh baterij so povezani z dejstvom, da lahko zdržijo veliko dlje. In to je velik plus v današnjem svetu.
Vendar pa so polprevodniške baterije trenutno na nizki ravni tehnološke pripravljenosti in temeljne raziskave še vedno potekajo, kar povzroča negotovost in skrbi glede visokih proizvodnih stroškov in razširljivosti. Izziv je tudi uvesti trdne elektrolite v proces, ki je združljiv s sodobnimi proizvodnimi praksami, ki ne bi smel vplivati na vzdržljivost ali ceno končnega izdelka, poleg tega pa dodati prednosti, kot so boljša energija in gostota moči, večja varnost, in večja prepustnost..
Preberite tudi: Preizkusil sem Bingov klepetalni robot in ga intervjuval
Litij-žveplove (Li-S) baterije (ne zamenjujte z "litij-žveplo" - te večne baterije napajajo spori Ukrajincev) so začele razvijati in raziskovati že od 60. let prejšnjega stoletja kot učinkovito napravo za shranjevanje energije z uporabo reverzibilnih elektrokemičnih reakcij. Kljub hitremu razvoju in komercializaciji tehnologije litij-ionskih baterij (LIB) ni bil dosežen preboj za rešitev kritičnih tehničnih izzivov, s katerimi se soočajo litij-ionske baterije v prihodnjih desetletjih. Zato so v 2000-ih Li-S baterije ponovno pridobile veliko zanimanje razvijalcev zaradi svojih prednosti - nizke cene in visoke teoretične specifične energije. Ti kazalniki so skoraj 3-krat višji od značilnosti trenutnih litij-ionskih baterij. Zaradi nizkih stroškov in visoke vsebnosti žvepla (tj. aktivnega katodnega materiala) so litij-žveplove baterije privlačnejše od litij-ionskih baterij, glede na dejstvo, da slednje pri proizvodnji katod uporabljajo kritične materiale, kot sta kobalt in nikelj.
In v litij-žveplovih baterijah bo katoda, ki je ena od dveh elektrod v bateriji, narejena iz žvepla. Ta element je bolj uravnotežen kot tradicionalni nikelj in kobalt. Takšne baterije so učinkovitejše od litij-ionskih. To lahko očitno vodi do večjega obsega avtomobilov, v katerih se bodo uporabljali. Lahko rečemo, da je velika prednost teh baterij ta, da je žveplo poceni in razširjena surovina. Hkrati je proizvodni proces tovrstnih baterij zelo podoben tistemu, ki se uporablja za proizvodnjo litij-ionskih baterij, kar pomeni, da lahko za njihovo proizvodnjo uporabimo iste naprave in proizvodne kapacitete.
Prednost tovrstnih baterij je tudi manjša poraba energije za njihovo izdelavo, skoraj 25 %. Zaradi vseh teh lastnosti je lahko proizvodnja litij-žveplovih baterij zelo donosna.
Razvoj je že v polnem teku. Posebej velik uspeh je na tem področju doseglo podjetje Lyten. Ima že celotno baterijsko platformo LytCell EV. Podjetje pravi, da je njihova baterija cenejša in varnejša od današnjih litij-ionskih baterij in bi se lahko uporabljala v množično proizvedenih električnih vozilih, izdelanih v ZDA do sredine tega desetletja.
Zanimivo tudi: Google Bard AI: vse, kar morate vedeti
Ta tip baterije deluje na osnovi procesa oksidacije železa z uporabo zraka. V procesu ponovnega polnjenja se oksidirane snovi pretvorijo nazaj v železo v procesu, znanem kot povratna oksidacija. Baterije železo-zrak naj bi v bližnji prihodnosti postale razširjene, predvsem zato, ker omogočajo skoraj 25-krat daljše shranjevanje energije kot litij-ionske baterije.
Zaradi zelo velikih zalog tako železa kot zraka bi bile takšne baterije zagotovo precej manjše. Po ocenah je lahko njihova cena približno 10-krat nižja od obstoječih baterij! Na žalost imajo takšne baterije eno pomembno pomanjkljivost - zaradi počasne stopnje oksidacije železa lahko polnjenje traja dolgo časa.
Start-up Form Energy, ki je nastal na podlagi slovitega Massachusetts Institute of Technology (MIT), uspešno razvija baterije železo-zrak. Baterije Form Energy so po besedah razvijalcev desetkrat cenejše od litijevih, uporabljajo pa železo, ki ga je na svetu v izobilju. Hkrati lahko baterije železo-zrak zdržijo dlje kot litijeve baterije in so tudi varnejše, ker niso vnetljive.
Edina trenutno vidna pomanjkljivost je, da se te baterije počasi polnijo, zaradi česar so manj izvedljiva možnost kot litijeve baterije, na primer v primeru prenosnikov ali pametnih telefonov. Po drugi strani pa so odlična rešitev za shranjevanje energije na nivoju državnega elektroenergetskega omrežja, saj lahko zagotovijo 100 ur shranjevanja energije, kar je veliko več kot litijeve baterije, ki zdržijo do šest ur. Na ta način lahko olajšajo integracijo obsežnih sončnih parkov in vetrnih elektrarn.
Zanimivo tudi: Fenomen Bluesky: kakšna storitev in ali je to za dolgo časa?
Drug zanimiv primer nove vrste baterij so tiste, ki hranijo toploto namesto električne energije. Na primer, izraelsko podjetje Brenmiller Energy se ukvarja z uporabo alternativnih materialov, kot so kamnine, za shranjevanje toplotne energije. Od leta 2012 družba Brenmiller Energy uporablja drobljen kamen najprej za proizvodnjo in nato za shranjevanje toplotne energije. Takšne tehnologije pa se lahko uporabljajo za različne namene, na primer v industriji.
Zanimivo je, da ideja o uporabi drobljenega kamna za shranjevanje energije ni povsem nova. NASA, ki ima veliko novih tehnologij, preizkuša tehnologije shranjevanja toplotne energije že od sedemdesetih let prejšnjega stoletja. Za razliko od običajnih baterije, ki jih proizvaja izraelsko podjetje, uporabljajo energijo za proizvodnjo pare, vroče vode ali vročega zraka. Brenmiller Energy pravi, da bo njihov obrat, imenovan Tempo, lahko shranil do 35 MWh energije in proizvedel do 14 ton pare na uro.
To je zelo pomembno za izraelsko gospodarstvo, kjer do 45 odstotkov vseh z energijo povezanih emisij prihaja iz sektorja industrijskega ogrevanja. Ta projekt je namenjen zamenjavi parnih kotlov, ki delujejo na tradicionalna fosilna goriva.
Nova realnost zahteva nove rešitve. Pojav novih vrst baterij bo prispeval k razvoju tehnologij na področju varčevanja z energijo. Morda čez nekaj let prenosnika ali pametnega telefona ne bo več treba polniti vsak dan, saj bo z enim polnjenjem deloval mesec ali celo leto. Hkrati pa nova vrsta baterije ne bo samo varčevala z energijo, ampak bo prispevala tudi k ohranjanju okolja.
Zanimivo tudi:
Pustite Odgovori