Les 10 millors tecnologies de bateries per carregar i emmagatzemar energia futura

Tots Els dispositius digitals, com ara reproductors, telèfons intel·ligents, gravadores de veu i altres aparells que es poden dur, així com vehicles elèctrics, cada cop són més sofisticats en les seves capacitats. Les limitacions s’imposen principalment per la quantitat finita d’energia emmagatzemada a les bateries.

El telèfon intel·ligent, per exemple, funciona després de la següent recàrrega durant un màxim de 2 dies. Ara si bateries millorar-los, fer-los més capaços, i es pot estendre moltes vegades el treball amb una sola càrrega.

Tanmateix, els telèfons intel·ligents, malauradament, s’han desenvolupat en els últims deu anys molt més ràpidament que millorar la tecnologia de la bateria. Però hi ha esperança de millora, perquè la ciència no s’atura, i en els darrers anys, els científics han començat a oferir solucions molt interessants. Poden anomenar-se tecnologia de bateries del futur. Fem cas d’alguns d’ells.

1. Carregueu el cotxe elèctric en 5 minuts i el telèfon en 30 segons

El 2022, l’empresa israeliana StoreDot té previst començar a produir bateries per a cotxes elèctrics i aparells basats en la revolucionària tecnologia de bateries de liti. La tecnologia permetrà als vehicles elèctrics restaurar la distància de 500 quilòmetres en només 5 minuts.

Volen substituir el grafit, que s’utilitza generalment en piles de liti, amb una barreja especial de metaloides, inclosos el silici i alguns materials patentats, que recentment s’han sintetitzat al laboratori de l’empresa. El procés de formació de la mescla és menys tòxic i la quantitat de cobalt a les piles es reduirà a la meitat. Per cert, les bateries també seran més segures.

Fins i tot el nom de l’empresa StoreDot conté una pista de petites molècules de pèptids bioorganics conegudes com nanodots, que augmenten la densitat d’emmagatzematge de càrrega i proporcionen bateries basades en la nova tecnologia amb absorció ràpida i emmagatzematge d’energia.

Mentrestant, els científics encara han de superar algunes dificultats tècniques associades a la necessitat de passar un corrent molt gran durant la càrrega. Per a això, es necessita un sistema de refrigeració més avançat per a cables i connectors tant en el sistema de cotxes com directament a l'estació de recàrrega.

El físic Viktor Krivchenko sobre els tipus prometedors de bateries, problemes fonamentals en la producció de fonts d’energia de liti-sofre i els avantatges de les bateries post-liti:

2. Com recarregar el telèfon del soroll ambient

Científics britànics han desenvolupat un telèfon que pot rebre una càrrega simplement pel soroll que es queda constantment al seu voltant. La tecnologia es basa en l’efecte piezoelèctric. Els nanogeneradors piezoelèctrics en un cert sentit han fet molt de soroll durant molt de temps.

I ara ja s’han creat generadors especialitzats d’aquest tipus, treballant en el soroll de fons i generant corrent elèctric a partir d’aquest per carregar bateries petites. De fet, el telèfon està carregant-se del soroll, que en tot moment simplement es va posar en nervis de la gent, i ara pot aportar avantatges tangibles.

Els investigadors van crear una barreja especial en la qual s'hi va afegir òxid de zinc i simplement va revestir la superfície del gadget amb aquesta barreja. Així, una superfície completament coberta per nanorodes piezoelèctrics va resultar ser la superfície de l’aparell que genera energia. Aquests nanorodes són molt sensibles a les ones sonores i es doblen de l’exposició a una pressió sonora fins i tot molt feble.

Els nanogeneradors transformen aquestes oscil·lacions en un corrent elèctric, l’energia del qual és suficient per carregar la bateria.A més de convertir les ones sonores de soroll, els nanogeneradors també funcionen a partir d’una veu que sona durant una conversa, de manera que només parlant per telèfon l’usuari ja restaura parcialment la càrrega de la seva bateria.

3. Incrementeu la capacitat de la bateria amb silici pur extret de sorra

A la Universitat Riverside, un grup d’investigadors, a la recerca d’un enfocament alternatiu a les bateries d’ions de liti, va decidir substituir el grafit tradicional per una sorra ordinària. Inicialment, els científics van assenyalar el problema de la ràpida degradació del silici nanositzat, que també és molt difícil d’obtenir en quantitats industrials. Després d'això, els científics van decidir provar amb l'arena disponible habitual.

La sorra és fàcil de netejar i és fàcil d’aplicar en forma de pols. La sorra depurada es va mullar amb sal i magnesi, després es va escalfar per eliminar oxigen. Així doncs, vam obtenir un silici pur d’una estructura porosa, que ens va permetre augmentar la capacitat de l’element per tres vegades, així com augmentar l’eficiència del seu ús i augmentar la vida útil. La producció és barata i respecta el medi ambient.

Piles de cotó, cafè i bomba:Les bateries de carboni substitueixen el liti

4. Carregueu el telèfon intel·ligent durant qualsevol moment

Fins i tot la roba més corrent es pot utilitzar com a generador d’energia elèctrica, després d’haver-la modificat lleugerament, diuen els investigadors de la Universitat de Surrey a Manor Park (Anglaterra). Proposen l’ús dels anomenats nanogeneradors triboelèctrics capaços de convertir l’energia del moviment superficial de la roba en una càrrega elèctrica. L’electricitat generada d’aquesta manera es pot emmagatzemar i després transferir a una bateria de liti regular, o directament alimentada per un dispositiu portàtil (reproductor, telèfon, etc.).

Fonamentalment, la tecnologia de nano-generadors triboelèctrics no té limitacions pràctiques, es pot implementar fins i tot a les parets de les cases, a les lloses de paviment, als troncs i branques dels arbres, als pneumàtics de vehicles, etc. Aquest sistema permetria l’ús d’energia del moviment de qualsevol cosa: per carregar les bateries de llums nocturns, aparells, segways i similars. Més sobre això:Nanogeneradors per carregar dispositius portàtils

5. Transferiu energia a la bateria en forma d’ecografia

La idea de transferir energia elèctrica “a través de l’aire” no és nova. Però, per què no proveu d'utilitzar ultrasons per a aquest propòsit? L’astrobiòleg Meredith Perry proposa integrar els transmissors d’ultrasons en elements interiors. L’ecografia d’un determinat rang no és audible per a persones i animals, de manera que les ones sonores poden ser enviades amb tota seguretat directament al gadget, proporcionant així una càrrega sense fils.

Una placa de 5,5 mm de gruix serveix de transmissor en un sistema com aquest s'activa automàticament només quan hi ha un gadget recarregable a la zona de funcionament. Una ona d’energia ultrasònica es dirigeix ​​en forma de feix enfocat i és rebuda per un receptor pla muntat en un dispositiu recarregable. A diferència del wifi, el sistema uBeam de l’ecografia no pot superar parets, però l’energia s’envia molt concentrada.

Bateries sense vida

El problema de les bateries de qualsevol tipus és un nombre limitat de cicles de vida, és a dir, que es poden carregar i descarregar no un nombre infinit de vegades. Estaria bé crear una bateria que no es pugui substituir mai per una de nova, sinó simplement carregar-la quan calgui i fer-ho tantes vegades com vulguis. A la Universitat de Califòrnia, Irwin va crear gairebé una bateria tan ideal!

Els investigadors han desenvolupat una bateria basada en nanofils d'or que pot suportar fins a 200.000 cicles de descàrrega de càrrega sense reduir la capacitat.Un cablejat milers de vegades més prim que el pèl permet crear grans superfícies amb una conductivitat prou elevada. Els nanowires estan recoberts d’una closca especial feta d’electrolit d’heli i diòxid de manganès, que va permetre obtenir una resistència definitiva a la degradació. Aquesta decisió es considera una de les més prometedores actuals.

7. El grafè obre nous horitzons

Grabat ha creat bateries basades en una forma especial de carboni, grafene. Avui, es tracta de les bateries de grafè que són les millors disponibles al mercat. Permeten, per exemple, conduir un cotxe elèctric de 750 quilòmetres amb una sola càrrega.

Fonamentalment, aquestes bateries poden carregar-se en pocs minuts i donar una càrrega 30 vegades més intensa que les de l'anterior. Aquestes bateries s’instal·len ja en vehicles aeris no tripulats, a més, estan guanyant popularitat en vehicles elèctrics i com a impulsors per a centrals domèstiques.

8. Les bateries d’escuma prometen ser barates

Els enginyers Prieto confien en bateries d’estat sòlid creades per impressió i basades en escuma de coure amb un separador electropolimeritzat. Així, la companyia té previst crear les bateries més segures, barates, de càrrega ràpida i de llarga durada, la densitat de càrrega que serà 5 vegades superior a les de les bateries de liti modernes.

9. Sodi: un competidor del liti

El sodi és un dels elements químics més accessibles del planeta. A partir del sodi, un grup de científics del Japó té previst produir un nou tipus de bateria. Aquí no es necessita un liti rar i la capacitat promet ser 7 vegades superior a la del mateix.

Des de la dècada dels 80 del segle XIX, el sodi ha estat estudiat activament com a base de les fonts d’energia, i ara, utilitzant la sal i les tecnologies modernes, ha esdevingut tècnicament possible que una bateria d’ió sodi sigui prou barata. Tanmateix, s’espera que passin uns quants anys més abans de l’inici d’una aplicació pràctica generalitzada.

10. Hidrogen per carregar aparells

Recentment, han aparegut a la venda carregadors intel·ligents completament inusuals per a equips mòbils alimentats amb combustible d'hidrogen. Aquest producte s’anomena Upp. L’hidrogen és segur per al medi ambient i només es genera vapor d’aigua durant la càrrega. Una cel·la d'hidrogen és suficient per a cinc càrregues completes d'un smartphone intel·ligent mitjà. De moment, el dispositiu no té una demanda particular a causa de l’elevat cost, però la idea sembla molt interessant i prometedora.

Eficiència Panells solars

5 plaques solars inusuals del futur

5 dissenys inusuals de generadors eòlics

Utilitzant l’energia de la gravetat - com és possible