Dunyoga tarjima qilishni istamaydigan kelajak texnologiyalari

2024 Muallif: Seth Attwood | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-12-16 16:19

Mening fikrimcha, bu parazitlarning odatiy hiylalari. Va bularning barchasi faqat foyda (foyda) uchun qilingan!

Hozirgi tsivilizatsiya uchun bularning barchasi Tesla davrida sodir bo'lgan. Ammo parazitlar, agar odamlar bepul energiyaga ega bo'lsa, ular tugashini aniq tushunishdi.

Barcha ixtirolar mato ostida yashiringan edi, ular hozir qaerda.

Va bu "ilm-fan" ning hozirgi rivojlanishi haqiqiy boshi berk ko'mib qo'ymaguncha davom etadi. Va yo parazitlar taslim bo'lib, o'zlari o'ldirgan barcha olimlarning ixtirolari bilan ko'krak qafasini ochishadi (bu dargumon).

Yoki parazitlar hammani tosh davriga qaytarish va barchasini qaytadan boshlash uchun sayyora miqyosida falokatni tashkil qilishga yana urinib ko'radilar - ular uchun bu ideal variant.

Biz nima bilan "ovqatlanamiz"?

Bu paradoks, ammo elektronika so'nggi 30 yil ichida bosib o'tgan ulkan yo'lga qaramay, barcha mobil qurilmalar hali ham lityum-ion batareyalar bilan jihozlangan, ular bozorga 1991 yilda, odatdagi CD pleer muhandislik cho'qqisi bo'lgan paytda kirgan. portativ texnologiyada fikr.

Elektronika va gadjetlardagi yangi namunalarning ko'plab foydali xususiyatlari ushbu qurilmalarni mobil batareyadan quvvat bilan ta'minlashning kam vaqti bilan tenglashtiriladi. Ilmiy sovun va ixtirochilar ancha oldin oldinga qadam qo'ygan bo'lardi, lekin ular batareyaning "langari" tomonidan saqlanadi.

Keling, kelajakda elektronika dunyosini qanday texnologiyalar o'zgartirishi mumkinligini ko'rib chiqaylik.

Birinchidan, bir oz tarix

Ko'pincha lityum-ion (Li-ion) batareyalar mobil qurilmalarda (noutbuklar, mobil telefonlar, PDA va boshqalar) ishlatiladi. Bu ularning ilgari keng qo'llaniladigan nikel-metall gidrid (Ni-MH) va nikel-kadmiy (Ni-Cd) batareyalariga nisbatan afzalliklari bilan bog'liq.

Li-ion batareyalari ancha yaxshi parametrlarga ega. Shu bilan birga, Ni-Cd batareyalarining bitta muhim afzalligi borligini yodda tutish kerak: yuqori deşarj oqimlarini ta'minlash qobiliyati. Noutbuklar yoki uyali telefonlarni quvvatlantirishda bu xususiyat juda muhim emas (bu erda Li-ion ulushi 80% ga etadi va ularning ulushi tobora ortib bormoqda), ammo yuqori oqimlarni iste'mol qiladigan juda ko'p qurilmalar mavjud, masalan, barcha turdagi elektr asboblari, elektr ustaralar va boshqalarning P. Hozirgacha ushbu qurilmalar deyarli faqat Ni-Cd batareyalarining domeni bo'lib kelgan. Biroq, hozirgi vaqtda, ayniqsa, RoHS direktivasiga muvofiq kadmiydan foydalanishni cheklash munosabati bilan, yuqori oqim oqimiga ega kadmiysiz akkumulyatorlarni yaratish bo'yicha tadqiqotlar faollashdi.

Lityum anodli birlamchi hujayralar ("batareyalar") 20-asrning 70-yillari boshlarida paydo bo'lgan va yuqori o'ziga xos energiya va boshqa afzalliklari tufayli tezda qo'llanilishini topdi. Shunday qilib, eng faol qaytaruvchi vosita - gidroksidi metall bilan kimyoviy oqim manbasini yaratishga bo'lgan uzoq vaqtdan beri orzu amalga oshirildi, bu batareyaning ish kuchlanishini va uning o'ziga xos energiyasini keskin oshirishga imkon berdi. Agar litiy anodli birlamchi hujayralarning rivojlanishi nisbatan tez muvaffaqiyat bilan yakunlangan bo'lsa va bunday hujayralar portativ uskunalar uchun quvvat manbalari sifatida mustahkam o'rin egallagan bo'lsa, lityum batareyalarni yaratishda 20 yildan ortiq vaqt talab etilgan asosiy qiyinchiliklar yuzaga keldi.

1980-yillardagi ko'plab sinovlardan so'ng, lityum batareyalar muammosi lityum elektrodlar atrofida o'ralganligi ma'lum bo'ldi. Aniqrog'i, lityumning faolligi atrofida: ish paytida sodir bo'lgan jarayonlar, oxir-oqibat, "olovni chiqarish bilan shamollatish" deb nomlangan zo'ravon reaktsiyaga olib keldi. 1991 yilda ko'p sonli lityum qayta zaryadlanuvchi batareyalar ishlab chiqarish korxonalariga qaytarib olindi, ular birinchi marta uyali telefonlar uchun quvvat manbai sifatida ishlatilgan. Sababi, suhbat chog‘ida joriy iste’mol maksimal bo‘lgan vaqtda akkumulyatordan alanga chiqib, mobil telefon foydalanuvchisining yuzini kuydirgan.

Metall lityumga xos bo'lgan beqarorlik tufayli, ayniqsa zaryadlash paytida, tadqiqotlar Li dan foydalanmasdan, lekin uning ionlaridan foydalangan holda batareyani yaratish sohasiga o'tdi. Lityum-ion batareyalar lityum batareyalarga qaraganda kamroq energiya zichligini ta'minlasa-da, Li-ion batareyalar to'g'ri zaryadlash va tushirish sharoitlari bilan ta'minlanganda xavfsizdir. Biroq, ular portlashlarga qarshi immunitetga ega emas.

Bu yo'nalishda ham hamma narsa rivojlanishga harakat qilmoqda va bir joyda turmaydi. Masalan, Nanyang texnologiya universiteti (Singapur) olimlari ishlab chiqdilar rekord darajadagi ishlashga ega yangi turdagi litiy-ion batareyasi … Birinchidan, u 2 daqiqada maksimal quvvatining 70% gacha quvvatlanadi. Ikkinchidan, batareya 20 yildan ortiq vaqt davomida deyarli buzilmasdan ishlamoqda.

Keyinchalik nimani kutishimiz mumkin?

natriy

Ko'pgina tadqiqotchilarning fikriga ko'ra, bu gidroksidi metall qimmat va noyob lityum o'rnini bosishi kerak, bundan tashqari, u kimyoviy jihatdan faol va yong'inga xavfli. Natriy batareyalarining ishlash printsipi litiyga o'xshaydi - ular zaryadni uzatish uchun metall ionlaridan foydalanadilar.

Ko'p yillar davomida turli laboratoriya va institutlarning olimlari natriy texnologiyasining sekin zaryadlash va past oqim kabi kamchiliklari bilan kurashdilar. Ulardan ba'zilari muammoni hal qilishga muvaffaq bo'lishdi. Misol uchun, poadBit batareyalarining ishlab chiqarishdan oldingi namunalari besh daqiqada zaryadlanadi va bir yarim-ikki baravar quvvatga ega. Evropada Innovatsion radar mukofoti, Eureka Innovest mukofoti va boshqa bir qancha mukofotlarni olgandan so'ng, kompaniya sertifikatlash, zavod qurish va patent olishga o'tdi.

Grafen

Grafen - qalinligi bir atomdan iborat uglerod atomlarining tekis kristall panjarasi. Zaryadni saqlashga qodir bo'lgan ixcham hajmdagi ulkan sirt maydoni tufayli grafen ixcham superkondensatorlarni yaratish uchun ideal echimdir.

10 000 Faradgacha bo'lgan quvvatga ega eksperimental modellar allaqachon mavjud! Bunday superkondensator Sunvault Energy kompaniyasi tomonidan Edison Power bilan birgalikda yaratilgan. Ishlab chiquvchilarning ta'kidlashicha, kelajakda ular energiya butun uyni quvvatlantirish uchun etarli bo'lgan modelni taqdim etishadi.

Bunday superkondensatorlar juda ko'p afzalliklarga ega: deyarli bir zumda zaryad qilish imkoniyati, ekologik tozalik, xavfsizlik, ixchamlik, shuningdek, arzon narx. 3D-printerda chop etishga o'xshash grafen ishlab chiqarishning yangi texnologiyasi tufayli Sunvault akkumulyatorlarning narxini litiy-ion texnologiyalaridan deyarli o'n baravar arzon va'da qilmoqda. Biroq, sanoat ishlab chiqarish hali uzoqda.

Sanvaultning raqobatchilari ham bor. Avstraliyaning Svinbern universiteti olimlari guruhi, shuningdek, sig‘imi bo‘yicha litiy-ionli akkumulyatorlar bilan solishtirish mumkin bo‘lgan grafenli superkondensatorni ham namoyish qildi. Uni bir necha soniya ichida zaryadlash mumkin. Bundan tashqari, u moslashuvchan bo'lib, uni turli xil shakl omillari qurilmalarida va hatto aqlli kiyimlarda ishlatishga imkon beradi.

Atom batareyalari

Yadro batareyalari hali ham juda qimmat. Bir necha yil oldin bor edi Bu erda yadro batareyasi haqida ma'lumot. Yaqin kelajakda ular tanish litiy-ion batareyalar bilan raqobatlasha olmaydi, lekin biz ularni eslatib o'tmaymiz, chunki 50 yil davomida uzluksiz energiya ishlab chiqaradigan manbalar qayta zaryadlanuvchi batareyalarga qaraganda ancha qiziqroq.

Ularning ishlash printsipi, ma'lum ma'noda, quyosh batareyalarining ishlashiga o'xshaydi, faqat quyosh o'rniga ulardagi energiya manbai beta nurlanishiga ega bo'lgan izotoplar bo'lib, keyinchalik ular yarimo'tkazgich elementlari tomonidan so'riladi.

Gamma nurlanishdan farqli o'laroq, beta nurlanish deyarli zararsizdir. Bu zaryadlangan zarrachalar oqimi bo'lib, maxsus materiallarning nozik qatlamlari bilan osongina himoyalangan. Shuningdek, u havo orqali faol so'riladi.

Bugungi kunda bunday akkumulyatorlarni ishlab chiqish ko'plab institutlarda amalga oshirilmoqda. Rossiyada NUST MISIS, MIPT va NPO Luch ushbu yo'nalishdagi birgalikdagi ishlarini e'lon qilishdi. Avvalroq xuddi shunday loyiha Tomsk politexnika universiteti tomonidan boshlangan edi. Ikkala loyihada ham asosiy modda nikel-63 bo'lib, nikel-62 izotopini yadroviy reaktorda keyingi radiokimyoviy qayta ishlash va gaz sentrifugalarida ajratish bilan neytron nurlanishi natijasida olingan. Akkumulyatorning birinchi prototipi 2017 yilda tayyor bo'lishi kerak.

Biroq, bunday beta-voltaik quvvat manbalari kam quvvat va juda qimmat. Rossiyaning rivojlanishida miniatyura quvvat manbaining taxminiy qiymati 4,5 million rublgacha bo'lishi mumkin.

Nikel-63 ham raqobatchilarga ega. Misol uchun, Missuri universiteti uzoq vaqt davomida stronsiy-90 bilan tajriba o'tkazmoqda va tritiyga asoslangan miniatyura beta-voltaik batareyalarni tijoratda topish mumkin. Mintaqadagi ming dollarlik narxda ular turli yurak stimulyatori, datchiklarni quvvatlantirish yoki litiy-ionli batareyalarning o'z-o'zidan zaryadsizlanishini qoplash imkoniyatiga ega.

Mutaxassislar hozircha xotirjam

Birinchi natriy batareyalarini ommaviy ishlab chiqarishga yondashuv va grafen quvvat manbalari bo'yicha faol ishlarga qaramay, sanoat mutaxassislari kelgusi bir necha yil ichida hech qanday inqilobni bashorat qilmaydi.

Rusnano qanoti ostida faoliyat yurituvchi va Rossiyada lityum-ion batareyalar ishlab chiqaradigan Liteko kompaniyasi hozircha bozor o'sishining sekinlashishi uchun hech qanday sabab yo'q deb hisoblaydi. "Litiy-ion batareyalarga bo'lgan barqaror talab, birinchi navbatda, ularning yuqori o'ziga xos energiyasi (massa yoki hajm birligi uchun saqlanadi) bilan bog'liq. Ushbu parametrga ko'ra, ular hozirda ketma-ket ishlab chiqarilgan qayta zaryadlanuvchi kimyoviy energiya manbalari orasida raqobatchilarga ega emas ", - dedi u. kompaniyadagi sharhlar.

Biroq, xuddi shu natriyli poadBit batareyalari tijorat muvaffaqiyatiga erishgan taqdirda, bozor bir necha yil ichida qayta formatlanishi mumkin. Agar egalari va aktsiyadorlari yangi texnologiyada qo'shimcha pul ishlashni xohlamasalar.