Չե՞ք ուզում քարերից պատրաստված մարտկոցներ: Մեզ սպասվո՞ւմ է նոր հեղափոխություն վերալիցքավորվող մարտկոցների ոլորտում։ Այս ամենի մասին այսօր.
Ամբողջ աշխարհում վաղուց մրցավազք է ընթանում այսպես կոչված կանաչ էներգիայի առավելագույն հնարավոր արդյունավետության հասնելու համար։ Վերականգնվող էներգիայի աղբյուրները, որոնք ջերմոցային գազեր չեն արտանետում մթնոլորտ, մեր քաղաքակրթության ապագան է, ինչում ոչ ոք չի կասկածում։ Սա արդեն պարզապես երազանք չէ, այլ օրվա կարիքը։ Գիտնականներն ավելի ու ավելի են ահազանգում՝ հորդորելով խնայել էլեկտրաէներգիան և փորձել հնարավորինս արդյունավետ օգտագործել էլեկտրական սարքերը։
Հետաքրքիր է նաև. Վերանայում Motorola Եզր 40. նույն «վերևը փողի համար»
Լիթիում-իոնային մարտկոցներն այլևս այդքան արդյունավետ չեն
Սարքերի մեծ մասն աշխատում է մարտկոցներով կամ մարտկոցներ, հին Walkman նվագարկիչներից մինչև նորագույն սմարթֆոններ կամ էլեկտրական մեքենաներ՝ հիմնված լիթիում-իոն տեխնոլոգիաների վրա (Li-ion): Դրանք երկար տարիներ օգտագործվել են էլեկտրական սարքերի և տեխնոլոգիական սարքերի մեծ մասում, թեև դրանք այնքան էլ էներգաարդյունավետ և դիմացկուն չեն: Բացի այդ, դրանց ոչնչացումը ժամանակի ընթացքում իրական խնդիր է դառնում մեր շրջակա միջավայրի էկոլոգիական իրավիճակի համար։
Լիթիում-իոնային մարտկոցները տեղադրվում են գրեթե ամենուր, քանի որ դրանք էժան են և ունեն բարձր արտադրողականություն։ Քանի որ այս մարտկոցների արժեքը զգալիորեն նվազել է վերջին տասնամյակի ընթացքում, դրանք դառնում են առավել կենսունակ այլընտրանքը երկարաժամկետ օգտագործման համար՝ պարզապես իրենց հսկայական առատության պատճառով: Այսօր այս մարտկոցները հասել են ցածր գնի և էներգիայի խտության բարձրացմանը ոչ թե տեխնոլոգիական առաջընթացի, այլ արտադրության մեթոդների, գործիքների և արդյունավետության պարզ և համառ ինժեներական օպտիմալացման միջոցով:
Այնուամենայնիվ, էլեկտրաէներգիայի արտադրության նոր մեթոդների և տեխնոլոգիաների մշակման հետ մեկտեղ աճում է դրա պահպանման արդյունավետ մեթոդների պահանջարկը։ Փոքր մասշտաբով սրա հետ կապված խնդիրներ չկան. լուծումը տարբեր տեսակի մարտկոցներ և կուտակիչներ են, որոնք իրականության նույնքան ակնհայտ տարր են, որքան հենց էլեկտրաէներգիան:
Դրանք օգտագործվում են հեռախոսների սնուցման, տարբեր տեսակի լուսավորության համար, դրանք ժամանակին անհրաժեշտ էին լապտերներ կամ երաժշտական նվագարկիչներ օգտագործելու համար, չնայած այս ամենը այժմ մեր սմարթֆոններում է: Բայց ինչպե՞ս եք կուտակում էներգիան, որն անհրաժեշտ է ամբողջ տնային տնտեսության համար: Պարզվում է, որ այս դեպքում էլ մարտկոցները կարող են օգտակար լինել։ Խոսքն, իհարկե, խանութներում առկա հայտնի «մատների» տիպի մարտկոցների մասին չէ, այլ բոլորովին նոր սարքերի, որոնք ինքնին ինժեներական հուզիչ ձեռքբերումներ են։
Երկար ժամանակ ուսումնասիրություններ են արվել նոր մարտկոցներ մշակելու համար, որոնք կարող են մրցակցել լիթիում-իոնային մարտկոցների հետ՝ արդյունավետության, գնի և դիմացկունության տեսանկյունից:
Այս նոր տեխնոլոգիաներից շատերը բոլորովին նոր չեն: Ըստ էության, նրանք աշխատում են լիթիում-իոնային մարտկոցների նման, բայց օգտագործելով տարբեր նյութեր: Ահա տեխնոլոգիաների ամենահետաքրքիր օրինակները, որոնք շուտով կարող են հեղափոխություն անել էներգիայի պահպանման ոլորտում:
Կարդացեք նաև. ChatGPT-ի 7 ամենաթեժ օգտագործումը
Պինդ վիճակի մարտկոցներ
Այս տեսակի մարտկոցները, ի տարբերություն մյուսների, օգտագործում են ոչ թե հեղուկ կամ գելային էլեկտրոլիտներ, այլ պինդ ձևեր: Նման էլեկտրոլիտները սովորաբար լինում են կերամիկայի, ապակու, պոլիմերների կամ սուլֆիտների տեսքով։ Պինդ վիճակում մարտկոցներն ավելի արդյունավետ են, քանի որ ավելի շատ էներգիա են ապահովում նույն չափերի համար, ինչ իրենց լիթիում-իոնային նմանակները: Նրանք մեծ ներուժ ունեն հատկապես էլեկտրական մեքենաների սնուցման ոլորտում։
Պինդ վիճակում գտնվող մարտկոցը ներուժ ունի լուծելու վերը թվարկված խնդիրների մեծ մասը այսօրվա լիթիում-իոնային մարտկոցներով: Ապակե պինդ վիճակի մարտկոցը կարող է ունենալ էներգիայի խտությունը երեք անգամ՝ օգտագործելով ալկալիական մետաղի (լիթիում, նատրիում կամ կալիում) անոդ, որը մեծացնում է կաթոդի էներգիայի խտությունը և ապահովում երկար կյանք։ Պինդ էլեկտրոլիտը համարվում է ոչ դյուրավառ կամ առնվազն ինքնաբռնկման դիմացկուն: Պինդ վիճակում գտնվող մարտկոցների ոչ դյուրավառ բնույթը նաև նվազեցնում է գերտաքացման վտանգը, ինչը թույլ է տալիս բջիջները ավելի ամուր փաթեթավորել, այդպիսով մեծացնելով դիզայնի ճկունությունը և զանգվածային խտությունը:
Այս մարտկոցների մեծ հույսերը կապված են այն բանի հետ, որ դրանք կարող են շատ ավելի երկար ծառայել: Եվ սա մեծ պլյուս է այսօրվա աշխարհում:
Այնուամենայնիվ, պինդ վիճակում գտնվող մարտկոցները ներկայումս գտնվում են տեխնոլոգիական պատրաստվածության ցածր մակարդակի վրա, և հիմնարար հետազոտությունները դեռ շարունակվում են՝ առաջացնելով անորոշություն և մտահոգություններ արտադրության բարձր արժեքի և մասշտաբայնության հետ կապված: Խնդիրը նաև պինդ էլեկտրոլիտներ ներմուծելն է այնպիսի գործընթացի մեջ, որը համատեղելի է ժամանակակից արտադրական պրակտիկայի հետ, որը չպետք է ազդի վերջնական արտադրանքի երկարակեցության կամ արժեքի վրա և, ի լրումն, ավելացնի առավելություններ, ինչպիսիք են էներգիայի և հզորության ավելի լավ խտությունը, անվտանգության բարձրացումը, և ավելի բարձր թողունակություն..
Կարդացեք նաև. Ես փորձարկեցի և հարցազրույց վերցրեցի Bing-ի չաթբոտի հետ
Լիթիում-ծծմբային մարտկոցներ
Լիթիում-ծծմբի (Li-S) մարտկոցները (չշփոթել «լիթիում-ծծմբի» հետ. այս հավերժական մարտկոցները սնվում են ուկրաինացիների վեճերից) սկսել են մշակվել և հետազոտվել անցյալ դարի 60-ական թվականներից՝ որպես արդյունավետ սարք էներգիայի կուտակում` օգտագործելով շրջելի էլեկտրաքիմիական ռեակցիաներ: Չնայած լիթիում-իոնային մարտկոցների (LIB) տեխնոլոգիայի արագ զարգացմանն ու առևտրայնացմանը, առաջիկա տասնամյակներում լիթիում-իոնային մարտկոցների առջև ծառացած կարևոր տեխնիկական մարտահրավերները լուծելու համար որևէ առաջընթաց չի գրանցվել: Հետևաբար, 2000-ականներին Li-S մարտկոցները վերականգնեցին ծրագրավորողների զգալի հետաքրքրությունը՝ շնորհիվ իրենց առավելությունների՝ ցածր գնով և բարձր տեսական հատուկ էներգիայի: Այս ցուցանիշները գրեթե 3 անգամ գերազանցում են ներկայիս լիթիում-իոնային մարտկոցների բնութագրերը։ Ծծմբի ցածր արժեքը և բարձր պարունակությունը (այսինքն՝ ակտիվ կաթոդային նյութ) լիթիում-ծծմբային մարտկոցներն ավելի գրավիչ են դարձնում, քան լիթիում-իոնային մարտկոցները՝ հաշվի առնելով այն փաստը, որ վերջիններս կաթոդի արտադրության մեջ օգտագործում են այնպիսի կարևոր նյութեր, ինչպիսիք են կոբալտը և նիկելը:
Իսկ լիթիում-ծծմբային մարտկոցներում կաթոդը, որը մարտկոցի երկու էլեկտրոդներից մեկն է, պատրաստվելու է ծծմբից։ Այս տարրը ավելի հավասարակշռված է, քան ավանդական նիկելը և կոբալտը: Նման մարտկոցները ավելի արդյունավետ են, քան լիթիում-իոնային մարտկոցները: Սա ակնհայտորեն կարող է հանգեցնել մեքենաների ավելի մեծ տիրույթի, որոնցում դրանք կօգտագործվեն: Կարելի է ասել, որ այս մարտկոցների մեծ առավելությունն այն է, որ ծծումբը էժան և տարածված հումք է։ Միևնույն ժամանակ, նման մարտկոցների արտադրության գործընթացը շատ նման է լիթիում-իոնային մարտկոցների արտադրության գործընթացին, ինչը նշանակում է, որ դրանց արտադրության համար կարող են օգտագործվել նույն սարքերն ու արտադրական հզորությունները։
Այս տեսակի մարտկոցների մեկ այլ առավելությունը դրանց արտադրության համար պահանջվող էներգիայի փոքր քանակությունն է՝ գրեթե 25%-ով։ Այս բոլոր հատկանիշները կարող են շատ շահավետ դարձնել լիթիում-ծծմբային մարտկոցների արտադրությունը։
Զարգացումներն արդեն բուռն ընթացքի մեջ են։ Այս ոլորտում հատկապես նշանակալի հաջողությունների է հասել Lyten ընկերությունը։ Այն արդեն ունի մի ամբողջ LytCell EV մարտկոցի հարթակ: Ընկերությունն ասում է, որ իր մարտկոցն ավելի էժան և անվտանգ է, քան այսօրվա լիթիում-իոնային մարտկոցները, և կարող է օգտագործվել այս տասնամյակի կեսերին ԱՄՆ-ում կառուցված զանգվածային արտադրության էլեկտրական մեքենաներում:
Հետաքրքիր է նաև. Google Bard AI. Այն ամենը, ինչ դուք պետք է իմանաք
Երկաթ-օդային մարտկոցներ
Այս տեսակի մարտկոցը աշխատում է օդի միջոցով երկաթի օքսիդացման գործընթացի հիման վրա: Վերալիցքավորման գործընթացում օքսիդացված նյութերը նորից վերածվում են երկաթի մի գործընթացի, որը հայտնի է որպես հակադարձ օքսիդացում: Ակնկալվում է, որ մոտ ապագայում երկաթ-օդային մարտկոցները լայն տարածում կունենան, հիմնականում այն պատճառով, որ դրանք թույլ են տալիս էներգիա պահել գրեթե 25 անգամ ավելի երկար, քան լիթիում-իոնային մարտկոցները:
Ե՛վ երկաթի, և՛ օդի շատ մեծ պաշարների պատճառով նման մարտկոցները, անշուշտ, շատ ավելի էժան կարժենան: Ըստ հաշվարկների, դրանց գինը կարող է ավելի ցածր լինել, քան գոյություն ունեցող մարտկոցները մոտ 10 անգամ: Ցավոք, նման մարտկոցներն ունեն մեկ նշանակալի թերություն՝ երկաթի օքսիդացման դանդաղ տեմպերի պատճառով դրանց լիցքավորումը կարող է երկար ժամանակ տևել:
Form Energy ստարտափը, որը առաջացել է հայտնի Մասաչուսեթսի տեխնոլոգիական ինստիտուտի (MIT) հիման վրա, հաջողությամբ մշակում է երկաթ-օդ մարտկոցներ: Form Energy մարտկոցները, ըստ մշակողների, տասն անգամ ավելի էժան են, քան լիթիումը, և նրանք օգտագործում են երկաթ, որն առատ է աշխարհում։ Միևնույն ժամանակ, երկաթ-օդային մարտկոցները կարող են ավելի երկար ծառայել, քան լիթիումային մարտկոցները և նաև ավելի անվտանգ են, քանի որ դրանք դյուրավառ չեն:
Միակ թերությունն այս պահին այն է, որ այս մարտկոցները դանդաղ են լիցքավորվում, ինչը նրանց դարձնում է ավելի քիչ կենսունակ տարբերակ, քան լիթիումային մարտկոցները, օրինակ՝ նոութբուքերի կամ սմարթֆոնների դեպքում: Մյուս կողմից, դրանք հիանալի լուծում են ազգային էլեկտրացանցերի մակարդակով էներգիայի պահպանման համար, քանի որ կարող են ապահովել 100 ժամ էներգիայի պահեստավորում, շատ ավելի երկար, քան լիթիումային մարտկոցները, որոնք կարող են ծառայել մինչև վեց ժամ: Այս կերպ նրանք կարող են հեշտացնել լայնածավալ արևային պարկերի և հողմակայանների ինտեգրումը:
Հետաքրքիր է նաև. Bluesky ֆենոմենը. ի՞նչ ծառայություն է դա և ինչքա՞ն տևողությամբ:
Մարտկոցներ մանրացված քարով
Նոր տեսակի մարտկոցների մեկ այլ հետաքրքիր օրինակ են նրանք, որոնք էլեկտրաէներգիայի փոխարեն ջերմություն են պահում: Օրինակ, իսրայելական Brenmiller Energy ընկերությունն աշխատում է այլընտրանքային նյութերի, օրինակ՝ ժայռերի օգտագործման վրա՝ ջերմային էներգիա կուտակելու համար։ 2012 թվականից ի վեր Brenmiller Energy-ն օգտագործում է մանրացված քար նախ՝ սերնդի, ապա ջերմային էներգիայի պահպանման համար: Նման տեխնոլոգիաներն իրենց հերթին կարող են օգտագործվել տարբեր նպատակներով, օրինակ՝ արդյունաբերության մեջ։
Հետաքրքիր է, որ էներգիայի պահպանման համար մանրացված քար օգտագործելու գաղափարը բոլորովին նոր չէ: ՆԱՍԱ-ն, որն ունի բազմաթիվ նոր տեխնոլոգիաներ, փորձարկում է ջերմային էներգիայի պահպանման տեխնոլոգիաները անցյալ դարի յոթանասունականներից։ Ի տարբերություն սովորականի, իսրայելական ընկերության արտադրած մարտկոցները էներգիա են օգտագործում գոլորշու, տաք ջրի կամ տաք օդ արտադրելու համար։ Brenmiller Energy-ն ասում է, որ իր Tempo կոչվող կայանը կկարողանա պահել մինչև 35 ՄՎտժ էներգիա՝ արտադրելով մինչև 14 տոննա գոլորշու ժամում:
Սա շատ կարևոր է Իսրայելի տնտեսության համար, որտեղ էներգիայի հետ կապված բոլոր արտանետումների մինչև 45 տոկոսը գալիս է արդյունաբերական ջեռուցման ոլորտից: Այս նախագիծը փոխարինելու է ավանդական հանածո վառելիքով աշխատող գոլորշու կաթսաները:
Նոր իրողությունները նոր լուծումներ են պահանջում։ Նոր տեսակի մարտկոցների հայտնվելը կնպաստի էներգախնայողության ոլորտում տեխնոլոգիաների զարգացմանը։ Միգուցե մի քանի տարի անց ձեր նոութբուքը կամ սմարթֆոնն այլևս կարիք չունենա լիցքավորել ամեն օր, քանի որ այն կաշխատի մեկ ամիս, կամ գուցե նույնիսկ մեկ տարի մեկ լիցքավորման դեպքում: Եվ միևնույն ժամանակ մարտկոցի նոր տեսակը ոչ միայն կխնայի էներգիան, այլև կնպաստի շրջակա միջավայրի պահպանմանը։
Հետաքրքիր է նաև.