Ne želite baterije od kamena? Da li nas čeka nova revolucija na polju punjivih baterija? O svemu ovome danas.
U cijelom svijetu već dugo postoji trka za postizanje što veće efikasnosti tzv. zelene energije. Obnovljivi izvori energije koji ne emituju gasove staklene bašte u atmosferu su budućnost naše civilizacije, u koju niko ne sumnja. Ovo više nije samo san, već potreba dana. Naučnici sve više zvone na uzbunu, pozivajući nas da štedimo struju i pokušamo što efikasnije koristiti električne uređaje.
Također zanimljivo: Pregled Motorola Edge 40: isti "vrh za novac"
Većina uređaja radi na baterije ili baterije, od starih Walkman plejera do najnovijih pametnih telefona ili električnih automobila, zasnovanih na litijum-jonskim tehnologijama (Li-ion). Koriste se dugi niz godina u većini električnih uređaja i tehnoloških uređaja, iako nisu energetski učinkoviti i izdržljivi. Osim toga, njihovo odlaganje vremenom postaje pravi problem za ekološku situaciju našeg okoliša.
Litijum-jonske baterije se nalaze skoro svuda, jer su jeftine i imaju visoke performanse. Kako je cijena ovih baterija značajno pala u protekloj deceniji, one postaju najizvodljivija alternativa za dugotrajnu upotrebu, jednostavno zbog svog čistog obilja. Danas su ove baterije postigle nisku cijenu i povećanu gustoću energije ne kroz tehnološka otkrića, već kroz jednostavnu i upornu inženjersku optimizaciju proizvodnih metoda, alata i efikasnosti.
Međutim, razvojem novih metoda i tehnologija proizvodnje električne energije raste potražnja za efikasnim metodama njenog skladištenja. U malom, s tim nema problema - rješenje su razne vrste baterija i akumulatora, koji su očigledan element stvarnosti kao i sama električna energija.
Koriste se za napajanje telefona, raznih vrsta rasvjete, nekada su bili potrebni za korištenje baterijskih lampi ili muzičkih plejera, iako se sve to sada nalazi u našim pametnim telefonima. Ali kako skladištiti energiju potrebnu za napajanje cijelog domaćinstva? Ispostavilo se da i u ovom slučaju baterije mogu dobro doći. Naravno, ne govorimo o baterijama tipa popularnih "prsta" dostupnih u trgovinama, već o potpuno novim uređajima, koji su sami po sebi uzbudljiva inženjerska dostignuća.
Istraživanja su u toku već duže vrijeme kako bi se razvile nove baterije koje mogu konkurirati litijum-jonskim baterijama u pogledu performansi, cijene i trajnosti.
Mnoge od ovih novih tehnologija nisu sasvim nove. U suštini, rade slično kao i litijum-jonske baterije, ali koriste različite materijale. Evo nekih od najzanimljivijih primjera tehnologija koje bi uskoro mogle revolucionirati područje skladištenja energije.
Pročitajte također: 7 najboljih upotreba ChatGPT-a
Ova vrsta baterija, za razliku od drugih, ne koristi tekuće ili gel elektrolite, već čvrste oblike. Takvi elektroliti su obično u obliku keramike, stakla, polimera ili sulfita. Solid-state baterije su efikasnije jer daju više energije za iste dimenzije kao i njihove litijum-jonske baterije. Imaju veliki potencijal, posebno u oblasti pogona električnih vozila.
Solid-state baterija ima potencijal da riješi većinu gore navedenih problema s današnjim litijum-jonskim baterijama. Staklena čvrsta baterija može imati tri puta veću gustinu energije upotrebom anode od alkalnog metala (litijum, natrijum ili kalij), koja povećava gustoću energije katode i obezbeđuje dug životni vek. Čvrsti elektrolit se smatra nezapaljivim ili barem otpornim na samozapaljenje. Nezapaljiva priroda solid-state baterija također smanjuje rizik od pregrijavanja, omogućavajući ćelijama da se čvršće pakuju, čime se povećava fleksibilnost dizajna i nasipna gustina.
Velike nade za ove baterije se odnose na činjenicu da mogu trajati mnogo duže. A ovo je veliki plus u današnjem svijetu.
Međutim, solid-state baterije su trenutno na niskom nivou tehnološke spremnosti, a fundamentalna istraživanja su još uvijek u toku, što uzrokuje neizvjesnost i zabrinutost u vezi sa visokim troškovima proizvodnje i skalabilnosti. Izazov je i uvođenje čvrstih elektrolita u proces koji je kompatibilan sa modernim proizvodnim praksama, koji ne bi trebao utjecati na trajnost ili cijenu konačnog proizvoda, a istovremeno dodati prednosti kao što su bolja gustoća energije i snage, povećana sigurnost i veći protok. .
Pročitajte također: Testirao sam i intervjuisao Bingovog chat bota
Litijum-sumporne (Li-S) baterije (ne treba mešati sa "litijum-sumpornim" - ove večne baterije napajaju se sporovima Ukrajinaca) počele su da se razvijaju i istražuju od 60-ih godina prošlog veka kao efikasan uređaj za skladištenje energije pomoću reverzibilnih elektrohemijskih reakcija. Uprkos brzom razvoju i komercijalizaciji tehnologije litijum-jonskih baterija (LIB), nije postignut nikakav napredak u rešavanju kritičnih tehničkih izazova sa kojima se litijum-jonske baterije suočavaju u narednim decenijama. Stoga su 2000-ih Li-S baterije ponovno zadobile značajan interes od strane programera zbog svojih prednosti - niske cijene i visoke teorijske specifične energije. Ovi pokazatelji su skoro 3 puta veći od karakteristika trenutnih litijum-jonskih baterija. Niska cijena i visok sadržaj sumpora (tj. aktivnog katodnog materijala) čini litijum-sumporne baterije privlačnijim od litijum-jonskih baterija, s obzirom na činjenicu da potonje koriste kritične materijale kao što su kobalt i nikl u proizvodnji katoda.
A kod litijum-sumpornih baterija, katoda, koja je jedna od dve elektrode u bateriji, biće napravljena od sumpora. Ovaj element je uravnoteženiji od tradicionalnih nikla i kobalta. Takve baterije su efikasnije od litijum-jonskih baterija. To očigledno može dovesti do većeg dometa automobila u kojima će se koristiti. Možemo reći da je velika prednost ovih baterija to što je sumpor jeftina i rasprostranjena sirovina. Istovremeno, proces proizvodnje takvih baterija je vrlo sličan onom koji se koristi za proizvodnju litijum-jonskih 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, za skoro 25%. Sve ove karakteristike mogu učiniti proizvodnju litijum-sumpornih baterija veoma profitabilnom.
Razvoj je već u punom jeku. Posebno značajan uspjeh u ovoj oblasti postigla je kompanija Lyten. Već ima cijelu LytCell EV baterijsku platformu. Kompanija kaže da je njena baterija jeftinija i sigurnija od današnjih litijum-jonskih baterija i da bi se mogla koristiti u masovnim električnim vozilima proizvedenim u SAD do sredine ove decenije.
Također zanimljivo: Google Bard AI: Sve što trebate znati
Ova vrsta baterija radi na bazi procesa oksidacije željeza korištenjem zraka. U procesu ponovnog punjenja, oksidirane tvari se ponovo pretvaraju u željezo u procesu poznatom kao reverzna oksidacija. Očekuje se da će gvožđe-vazdušne baterije postati široko rasprostranjene u bliskoj budućnosti, uglavnom zato što omogućavaju skladištenje energije skoro 25 puta duže od litijum-jonskih baterija.
Zbog veoma velikih rezervi i gvožđa i vazduha, takve baterije bi svakako koštale mnogo manje. Prema procjenama, njihova cijena može biti niža od postojećih baterija za oko 10 puta! Nažalost, takve baterije imaju jedan značajan nedostatak - zbog spore stope oksidacije željeza, njihovo punjenje može potrajati dugo.
Start-up Form Energy, koji je nastao na bazi poznatog Massachusetts Institute of Technology (MIT), uspješno razvija baterije željezo-vazduh. Form Energy baterije su, prema riječima programera, deset puta jeftinije od litijumskih, a koriste željezo, kojeg u svijetu ima u izobilju. U isto vrijeme, gvožđe-vazdušne baterije mogu trajati duže od litijumskih baterija, a takođe su i sigurnije jer nisu zapaljive.
Jedini nedostatak koji se trenutno vidi je to što se ove baterije sporo pune, što ih čini manje održivom opcijom od litijumskih baterija, na primjer u slučaju laptopa ili pametnih telefona. S druge strane, odlično su rješenje za skladištenje energije na nivou nacionalne elektroenergetske mreže, jer mogu obezbijediti 100 sati skladištenja energije, znatno duže od litijumskih baterija, koje mogu trajati i do šest sati. Na taj način mogu olakšati integraciju velikih solarnih parkova i vjetroelektrana.
Također zanimljivo: Fenomen Blueskyja: kakva usluga i da li je na duže vrijeme?
Još jedan zanimljiv primjer nove vrste baterija su one koje pohranjuju toplinu umjesto električne energije. Na primjer, izraelska kompanija Brenmiller Energy radi na korištenju alternativnih materijala, poput stijena, za skladištenje toplinske energije. Od 2012. Brenmiller Energy koristi drobljeni kamen prvo za proizvodnju, a zatim za skladištenje toplinske energije. Takve se tehnologije, zauzvrat, mogu koristiti u različite svrhe, na primjer, u industriji.
Zanimljivo je da ideja korištenja lomljenog kamena za skladištenje energije nije sasvim nova. NASA, koja ima mnogo novih tehnologija na zasluzi, testira tehnologije skladištenja toplotne energije od sedamdesetih godina prošlog vijeka. Za razliku od konvencionalnih, baterije koje proizvodi izraelska kompanija koriste energiju za proizvodnju pare, tople vode ili toplog vazduha. Brenmiller Energy kaže da će njegovo postrojenje, nazvano Tempo, moći skladištiti do 35 MWh energije, proizvodeći do 14 tona pare na sat.
Ovo je vrlo važno za izraelsku ekonomiju, gdje do 45 posto svih emisija povezanih s energijom dolazi iz sektora industrijskog grijanja. Ovaj projekat je zamjena parnih kotlova koji rade na tradicionalnim fosilnim gorivima.
Nova realnost zahtijeva nova rješenja. Pojava novih tipova baterija doprinijet će razvoju tehnologija u oblasti uštede energije. Možda za nekoliko godina vaš laptop ili pametni telefon više neće trebati puniti svaki dan, jer će na jednom punjenju raditi mjesec, a možda čak i godinu dana. A u isto vrijeme, novi tip baterije ne samo da će uštedjeti energiju, već će doprinijeti i očuvanju okoliša.
Također zanimljivo:
Ostavite odgovor