არ გინდა ქვებისგან დამზადებული ბატარეები? გველოდება ახალი რევოლუცია მრავალჯერადი დატენვის ბატარეების სფეროში? ამ ყველაფრის შესახებ დღეს.
მთელ მსოფლიოში დიდი ხანია მიმდინარეობს რბოლა ეგრეთ წოდებული მწვანე ენერგიის მაქსიმალური ეფექტურობის მისაღწევად. განახლებადი ენერგიის წყაროები, რომლებიც არ გამოყოფენ სათბურის გაზებს ატმოსფეროში, ჩვენი ცივილიზაციის მომავალია, რაშიც ეჭვი არავის ეპარება. ეს უკვე არ არის მხოლოდ ოცნება, არამედ დღის საჭიროება. მეცნიერები სულ უფრო და უფრო ატეხენ განგაშს და მოგვიწოდებენ, დაზოგოთ ელექტროენერგია და ვეცადოთ ელექტრომოწყობილობები მაქსიმალურად ეფექტურად გამოვიყენოთ.
ასევე საინტერესოა: Მიმოხილვა Motorola Edge 40: იგივე "ტოპი ფულისთვის"
მოწყობილობების უმეტესობა მუშაობს ბატარეებზე ან ბატარეები, ძველი Walkman ფლეერებიდან დაწყებული უახლესი სმარტფონებით ან ელექტრო მანქანებით, ლითიუმ-იონის ტექნოლოგიებზე (Li-ion) დაფუძნებული. ისინი მრავალი წლის განმავლობაში გამოიყენება უმეტეს ელექტრო ტექნიკასა და ტექნოლოგიურ მოწყობილობებში, თუმცა ისინი არ არიან ძალიან ენერგოეფექტური და გამძლე. გარდა ამისა, მათი განკარგვა დროთა განმავლობაში ხდება ჩვენი გარემოს ეკოლოგიური მდგომარეობის რეალური პრობლემა.
ლითიუმ-იონური ბატარეები მოთავსებულია თითქმის ყველგან, რადგან ისინი იაფია და აქვთ მაღალი შესრულება. იმის გამო, რომ ამ ბატარეების ღირებულება მნიშვნელოვნად შემცირდა ბოლო ათწლეულის განმავლობაში, ისინი ხდებიან ყველაზე ეფექტური ალტერნატივა გრძელვადიანი გამოყენებისთვის, უბრალოდ მათი სიმრავლის გამო. დღეს ამ ბატარეებმა მიაღწიეს დაბალ ღირებულებას და გაზარდეს ენერგიის სიმკვრივე არა ტექნოლოგიური მიღწევების, არამედ წარმოების მეთოდების, ხელსაწყოების და ეფექტურობის მარტივი და მუდმივი საინჟინრო ოპტიმიზაციის გზით.
თუმცა, ელექტროენერგიის წარმოების ახალი მეთოდებისა და ტექნოლოგიების შემუშავებასთან ერთად, იზრდება მოთხოვნა მისი შენახვის ეფექტურ მეთოდებზე. მცირე მასშტაბით, ამაში არანაირი პრობლემა არ არის - გამოსავალი არის სხვადასხვა ტიპის ბატარეები და აკუმულატორები, რომლებიც რეალობის ისეთივე აშკარა ელემენტია, როგორც თავად ელექტროენერგია.
ისინი გამოიყენება ტელეფონების, სხვადასხვა ტიპის განათებისთვის, ოდესღაც საჭირო იყო ფანრების ან მუსიკალური ფლეერების გამოსაყენებლად, თუმცა ეს ყველაფერი ახლა ჩვენს სმარტფონებშია. მაგრამ როგორ ინახავთ ენერგიას, რომელიც საჭიროა მთელი სახლის კვებისათვის? გამოდის, რომ ბატარეები ამ შემთხვევაშიც გამოგადგებათ. რა თქმა უნდა, ჩვენ არ ვსაუბრობთ მაღაზიებში ხელმისაწვდომი პოპულარული "თითების" ტიპის ბატარეებზე, არამედ სრულიად ახალ მოწყობილობებზე, რომლებიც თავისთავად საინტერესო საინჟინრო მიღწევებია.
დიდი ხანია მიმდინარეობს კვლევა ახალი ბატარეების შესაქმნელად, რომლებიც კონკურენციას გაუწევენ ლითიუმ-იონურ ბატარეებს მუშაობის, ღირებულებისა და გამძლეობის თვალსაზრისით.
ამ ახალი ტექნოლოგიებიდან ბევრი მთლად ახალი არ არის. არსებითად, ისინი მუშაობენ ლითიუმ-იონური ბატარეების მსგავსად, მაგრამ სხვადასხვა მასალის გამოყენებით. წარმოგიდგენთ ტექნოლოგიების რამდენიმე ყველაზე საინტერესო მაგალითს, რომლებმაც შეიძლება მალე მოახდინოს რევოლუცია ენერგიის შენახვის სფეროში.
ასევე წაიკითხეთ: ChatGPT-ის 7 ყველაზე მაგარი გამოყენება
ამ ტიპის ბატარეა, სხვებისგან განსხვავებით, არ იყენებს თხევად ან გელის ელექტროლიტებს, არამედ მყარ ფორმებს. ასეთი ელექტროლიტები, როგორც წესი, არის კერამიკის, მინის, პოლიმერების ან სულფიტების სახით. მყარი მდგომარეობის ბატარეები უფრო ეფექტურია, რადგან ისინი უზრუნველყოფენ მეტ ენერგიას იმავე ზომებისთვის, როგორც მათი ლითიუმ-იონური კოლეგები. მათ აქვთ დიდი პოტენციალი, განსაკუთრებით ელექტრომობილების ელექტრომომარაგების სფეროში.
მყარი მდგომარეობის ბატარეას აქვს პოტენციალი გადაჭრას ზემოთ ჩამოთვლილი პრობლემების უმეტესი ნაწილი დღევანდელი ლითიუმ-იონური ბატარეებით. მინის მყარი მდგომარეობის ბატარეას შეიძლება ჰქონდეს სამჯერ მეტი ენერგიის სიმკვრივე ტუტე ლითონის (ლითიუმის, ნატრიუმის ან კალიუმის) ანოდის გამოყენებით, რაც ზრდის კათოდის ენერგიის სიმკვრივეს და უზრუნველყოფს ხანგრძლივ სიცოცხლეს. მყარი ელექტროლიტი ითვლება აალებადი ან სულ მცირე გამძლეობით თვითანთების მიმართ. მყარი მდგომარეობის ბატარეების აალებადი ბუნება ასევე ამცირებს გადახურების რისკს, რაც საშუალებას აძლევს უჯრედებს უფრო მჭიდროდ შეიფუთოს, რითაც გაზრდის დიზაინის მოქნილობას და სიმკვრივეს.
ამ ბატარეების დიდი იმედები დაკავშირებულია იმ ფაქტთან, რომ მათ შეუძლიათ გაცილებით დიდხანს გაძლება. და ეს დიდი პლუსია დღევანდელ მსოფლიოში.
თუმცა, მყარი მდგომარეობის ბატარეები ამჟამად ტექნოლოგიური მზადყოფნის დაბალ დონეზეა და ფუნდამენტური კვლევები ჯერ კიდევ მიმდინარეობს, რაც იწვევს გაურკვევლობას და შეშფოთებას წარმოების მაღალ ღირებულებასთან და მასშტაბურობასთან დაკავშირებით. გამოწვევაა აგრეთვე მყარი ელექტროლიტების შეყვანა პროცესში, რომელიც თავსებადია თანამედროვე წარმოების პრაქტიკასთან, რომელიც არ უნდა იმოქმედოს საბოლოო პროდუქტის გამძლეობაზე ან ღირებულებაზე და, გარდა ამისა, დაემატოს უპირატესობები, როგორიცაა უკეთესი ენერგიისა და სიმძლავრის სიმკვრივე, გაზრდილი უსაფრთხოება, და უფრო მაღალი გამტარუნარიანობა..
ასევე წაიკითხეთ: მე გამოვცადე და გამოვკითხე Bing-ის ჩატბოტი
ლითიუმ-გოგირდის (Li-S) ბატარეები (არ უნდა აგვერიოს "ლითიუმ-გოგირდთან" - ეს მარადიული ბატარეები იკვებება უკრაინელების კამათით) დაიწყო შემუშავება და გამოკვლევა გასული საუკუნის 60-იანი წლებიდან, როგორც ეფექტური მოწყობილობა. ენერგიის შენახვა შექცევადი ელექტროქიმიური რეაქციების გამოყენებით. მიუხედავად ლითიუმ-იონური ბატარეების (LIB) ტექნოლოგიის სწრაფი განვითარებისა და კომერციალიზაციისა, არ არის მიღწეული გარღვევა იმ კრიტიკული ტექნიკური გამოწვევების გადასაჭრელად, რომელთა წინაშეც დგას ლითიუმ-იონური ბატარეები უახლოეს ათწლეულებში. ამიტომ, 2000-იან წლებში Li-S ბატარეებმა დაიბრუნეს მნიშვნელოვანი ინტერესი დეველოპერების მხრიდან მათი უპირატესობების გამო - დაბალი ღირებულება და მაღალი თეორიული სპეციფიკური ენერგია. ეს მაჩვენებლები თითქმის 3-ჯერ აღემატება მიმდინარე ლითიუმ-იონური ბატარეების მახასიათებლებს. გოგირდის დაბალი ღირებულება და მაღალი შემცველობა (ანუ აქტიური კათოდური მასალა) ლითიუმ-გოგირდის ბატარეებს უფრო მიმზიდველს ხდის, ვიდრე ლითიუმ-იონური ბატარეები, იმის გათვალისწინებით, რომ ეს უკანასკნელი იყენებს კრიტიკულ მასალებს, როგორიცაა კობალტი და ნიკელი კათოდის წარმოებაში.
ხოლო ლითიუმ-გოგირდის ბატარეებში კათოდი, რომელიც ბატარეის ორი ელექტროდიდან ერთ-ერთია, გოგირდისგან იქნება დამზადებული. ეს ელემენტი უფრო დაბალანსებულია ვიდრე ტრადიციული ნიკელი და კობალტი. ასეთი ბატარეები უფრო ეფექტურია, ვიდრე ლითიუმ-იონური ბატარეები. ამან აშკარად შეიძლება გამოიწვიოს მანქანების უფრო დიდი დიაპაზონი, რომლებშიც ისინი გამოიყენებენ. შეიძლება ითქვას, რომ ამ ბატარეების დიდი უპირატესობა ის არის, რომ გოგირდი არის იაფი და ფართოდ გავრცელებული ნედლეული. ამავდროულად, ასეთი ბატარეების წარმოების პროცესი ძალიან ჰგავს ლითიუმ-იონური ბატარეების წარმოებისთვის გამოყენებულ პროცესს, რაც ნიშნავს, რომ იგივე მოწყობილობები და საწარმოო სიმძლავრეები შეიძლება გამოყენებულ იქნას მათი წარმოებისთვის.
ამ ტიპის ბატარეების კიდევ ერთი უპირატესობაა მათი წარმოებისთვის საჭირო ენერგიის მცირე რაოდენობა, თითქმის 25%-ით. ყველა ამ მახასიათებელს შეუძლია ლითიუმ-გოგირდოვანი ბატარეების წარმოება ძალიან მომგებიანი გახადოს.
მოვლენები უკვე გაჩაღდა. ამ სფეროში განსაკუთრებით მნიშვნელოვან წარმატებებს მიაღწია კომპანია Lyten-მა. მას უკვე აქვს მთელი LytCell EV ბატარეის პლატფორმა. კომპანია ამბობს, რომ მისი ბატარეა უფრო იაფი და უსაფრთხოა, ვიდრე დღევანდელი ლითიუმ-იონური ბატარეები და შეიძლება გამოყენებულ იქნას მასობრივი წარმოების ელექტრო მანქანებში, რომლებიც აშენებულია აშშ-ში ამ ათწლეულის შუა რიცხვებში.
ასევე საინტერესოა: Google Bard AI: ყველაფერი რაც თქვენ უნდა იცოდეთ
ამ ტიპის ბატარეა მუშაობს ჰაერის გამოყენებით რკინის დაჟანგვის პროცესის საფუძველზე. დატენვის პროცესში, დაჟანგული ნივთიერებები კვლავ გარდაიქმნება რკინაში, პროცესი, რომელიც ცნობილია როგორც საპირისპირო დაჟანგვა. მოსალოდნელია, რომ რკინა-ჰაერის ბატარეები ფართოდ გავრცელდება უახლოეს მომავალში, ძირითადად იმიტომ, რომ ისინი იძლევა ენერგიის შენახვას თითქმის 25-ჯერ მეტხანს, ვიდრე ლითიუმ-იონური ბატარეები.
რკინისა და ჰაერის ძალიან დიდი მარაგის გამო, ასეთი ბატარეები, რა თქმა უნდა, ბევრად ნაკლები ეღირება. შეფასებით, მათი ფასი შეიძლება იყოს უფრო დაბალი ვიდრე არსებული ბატარეები დაახლოებით 10-ჯერ! სამწუხაროდ, ასეთ ბატარეებს აქვთ ერთი მნიშვნელოვანი ნაკლი - რკინის დაჟანგვის ნელი სიჩქარის გამო, მათ დატენვას შეიძლება დიდი დრო დასჭირდეს.
სტარტაპი Form Energy, რომელიც გაჩნდა ცნობილი მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის (MIT) ბაზაზე, წარმატებით ავითარებს რკინა-ჰაერის ბატარეებს. Form Energy ბატარეები, დეველოპერების თქმით, ათჯერ იაფია, ვიდრე ლითიუმი და ისინი იყენებენ რკინას, რომელიც უხვად არის მსოფლიოში. ამავდროულად, რკინა-ჰაერის ბატარეები ლითიუმის ბატარეებზე მეტხანს გაძლებენ და ასევე უფრო უსაფრთხოა, რადგან არ არის აალებადი.
ერთადერთი ნაკლი ამ მომენტში არის ის, რომ ეს ბატარეები ნელა იტენება, რაც მათ ლითიუმის ბატარეებთან შედარებით ნაკლებად სიცოცხლისუნარიან ვარიანტად აქცევს, მაგალითად, ლეპტოპების ან სმარტფონების შემთხვევაში. მეორეს მხრივ, ისინი შესანიშნავი გამოსავალია ენერგიის შესანახად ეროვნული ელექტრო ქსელის დონეზე, რადგან მათ შეუძლიათ უზრუნველყონ ენერგიის 100 საათის განმავლობაში შენახვა, ბევრად უფრო მეტი ვიდრე ლითიუმის ბატარეები, რომლებიც შეიძლება გაგრძელდეს ექვს საათამდე. ამ გზით მათ შეუძლიათ ხელი შეუწყონ ფართომასშტაბიანი მზის პარკებისა და ქარის ელექტროსადგურების ინტეგრაციას.
ასევე საინტერესოა: Bluesky ფენომენი: რა სახის მომსახურებაა და არის ის დიდი ხნის განმავლობაში?
ახალი ტიპის ბატარეების კიდევ ერთი საინტერესო მაგალითია ის, რომელიც ინახავს სითბოს ელექტროენერგიის ნაცვლად. მაგალითად, ისრაელის კომპანია Brenmiller Energy მუშაობს ალტერნატიული მასალების გამოყენებაზე, როგორიცაა ქანები თერმული ენერგიის შესანახად. 2012 წლიდან Brenmiller Energy იყენებს დაქუცმაცებულ ქვას ჯერ წარმოებისთვის, შემდეგ კი თერმული ენერგიის შესანახად. ასეთი ტექნოლოგიები, თავის მხრივ, შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა მიზნებისთვის, მაგალითად, ინდუსტრიაში.
საინტერესოა, რომ ენერგიის შესანახად დატეხილი ქვის გამოყენების იდეა მთლად ახალი არ არის. NASA, რომელსაც ბევრი ახალი ტექნოლოგია აქვს, გასული საუკუნის სამოცდაათიანი წლებიდან ამოწმებს თერმული ენერგიის შენახვის ტექნოლოგიებს. ჩვეულებრივი ბატარეებისგან განსხვავებით, ისრაელის კომპანიის მიერ წარმოებული ბატარეები ენერგიას იყენებენ ორთქლის, ცხელი წყლის ან ცხელი ჰაერის წარმოებისთვის. Brenmiller Energy ამბობს, რომ მის ქარხანას, სახელწოდებით Tempo, შეეძლება შეინახოს 35 მგვტ/სთ-მდე ენერგია, გამოიმუშავებს 14 ტონამდე ორთქლს საათში.
ეს ძალიან მნიშვნელოვანია ისრაელის ეკონომიკისთვის, სადაც ენერგიასთან დაკავშირებული ემისიების 45 პროცენტამდე მოდის სამრეწველო გათბობის სექტორიდან. ეს პროექტი ჩაანაცვლებს ორთქლის ქვაბებს, რომლებიც მუშაობენ ტრადიციულ წიაღისეულ საწვავზე.
ახალი რეალობა ახალ გადაწყვეტილებებს მოითხოვს. ახალი ტიპის ბატარეების გამოჩენა ხელს შეუწყობს ტექნოლოგიების განვითარებას ენერგიის დაზოგვის სფეროში. შესაძლოა, რამდენიმე წელიწადში თქვენს ლეპტოპს ან სმარტფონს აღარ დასჭირდეს ყოველდღე დამუხტვა, რადგან ის იმუშავებს ერთი თვის, ან შესაძლოა ერთი წლის განმავლობაში, ერთი დატენვით. და ამავდროულად, ახალი ტიპის ბატარეა არა მხოლოდ დაზოგავს ენერგიას, არამედ ხელს შეუწყობს გარემოს შენარჩუნებას.
ასევე საინტერესოა:
დატოვე პასუხი