Indítsa el a jobb akkumulátorok keresését

A lítium-ion akkumulátorok a laptopjainktól a telefonokon át az elektromos járművekig mindent ellátnak, de messze nem tökéletesek. Valójában ők voltak a bűnösök a Samsung közelmúltban felrobbant Galaxy Note 7 telefonjai mögött.

„A „bomba” szó itt nem helyénvaló” – mondja David Pogue, a Yahoo Finance technológiai rovatvezetője és a NOVA dokumentumfilmjének műsorvezetője. 'A szuper akkumulátor keresése.'

Ahogy elmagyarázza, a lítium-ion akkumulátorok pozitív és negatív elektródák, amelyeket egy elektrolit folyadék választ el egymástól, amely történetesen nagyon gyúlékony. „A lítium-ion nem a legjobb tárolóeszköz” – mondja Pogue. „Robbanékonyak, drágák… korlátozott számú órájuk van, amíg a telefont áram alá helyezik, és csak mondjuk 400-szor lehet újratölteni. Tehát a világnak tényleg valami jobbra van szüksége, mint ez az 1991-es technológia.”

Szerencsére a közelmúltban a kutatólaboratóriumokat bejárta az ország egész területén dokumentumfilmes csapatával a „szuper akkumulátor” után kutatva.

A szuper akkumulátor egyetlen akkumulátorra utal, amelyben minden megtalálható, magyarázza. „Azt akarja, hogy olcsó legyen, azt akarja, hogy sokáig kitartson, nagy energiasűrűséget szeretne, és azt szeretné, hogy környezetbarát legyen – mind az élettartama alatt, mind az elkészülte után.”

Egyelőre legalábbis egyetlen akkumulátor sem tud mindent megtenni, amit szeretnénk, de Pogue utazásai azt jelzik, hogy a kutatási terület virágzik. „A legmenőbb dolgok, amelyeket megnéztünk, a jégakkumulátorok és a gravitációs akkumulátorok, a lendkerekes akkumulátorok, a sósvízi akkumulátorok és a piszok akkumulátorok voltak” – mondja. 'Csak dollármilliárdokat költenek erre a kutatólaboratóriumokban szerte a világon.'

A legígéretesebb akkumulátort, amellyel a dokumentumfilmes csapat találkozott, a Tufts Egyetem professzora, Mike Zimmerman fejleszti, mondja Pogue. Szembeszállt a lítium-ion robbanásveszélyes folyadékainak problémájával – a folyadékok eltávolításával.

„Egy speciális műanyagból, egy speciális polimerből készített egy szilárd lapot, amely még jobban lehetővé teszi az ionok oda-vissza utazását az elektródák között, mint egy folyékony elektrolit” – mondja Pogue. „És mégis, mivel ez egy fizikai akadály, nem lehet rövidre zárni, mint a lítium-ion akkumulátorok. Tehát ezek műanyag elektródák.”

[ Melyik új akkumulátortechnológia viszi a célba az elektromos járműveket? ]

Pogue szerint a Zimmerman akkumulátora lítium fémet is képes használni a rövidzárlat veszélye nélkül. A fémnek ötször nagyobb az energiasűrűsége, mint a most használt vegyületé – magyarázza. „De természetesen ötször robbanékonyabb is, ezért nem használjuk. De tud. És máris megduplázza a lítium-ion hosszát, teljesítménysűrűségét. Szóval gondolj egy autóra. Most ahelyett, hogy 200 mérföldet tenne meg egy feltöltéssel, 400 mérföldet is megtehet egy feltöltéssel.”

Amikor a dokumentumfilmes csapat meglátogatta Zimmerman laboratóriumát, kiderült, hogy ők voltak az első médiák, amelyeket ott látott – a projektet évek óta titkolták, mondja Pogue. „És azt mondtam: „Miért nem a Samsungok és az almák törnek utat az ajtóhoz?” – emlékszik vissza Pogue. „Azt mondja: „Tudod, ki volt itt tegnap? Samsung.'

Zimmerman megkérte Pogue-t, hogy tesztelje az akkumulátort a laborjában – úgy, hogy ollóval levágta a darabjait, mivel az egy LED-lámpás panelt táplált. „Nemhogy az arcomat nem robbantotta fel, de a fénypanel égve maradt, amíg papírbabává nem vágtam ezt a dolgot” – emlékszik vissza Pogue.

Zimmerman indulása, Ionos anyagok , a technológia kereskedelmi forgalomba hozatalán dolgozik. És bár a szilárd elektrolit akkumulátorok egy nap elláthatják személyi elektronikánkat, Pogue szerint van egy másik nagy kutatási terület is: az elektromos hálózatunk tárolórendszereinek fejlesztése.

„Jelenleg, amikor felkapcsolja a lámpát, az elektromosság nem vár a vezetékekben, mint a víz a csövekben” – mondja. „Valós időben kell előállítani, és ez probléma a nap- és szélenergia esetében, amelyek időszakos források. Tehát szükségünk van egy módra a nap- és szélenergia rögzítésére, hogy ott legyen, amikor szükségünk van rá.”

De a fogyasztói elektronikával ellentétben a hálózatnak nincs szüksége könnyű, kompakt akkumulátorokra, mondja. „Lehetnek sósvízi és egyéb vegyszerek, és nagyon nagyok, csúnyák és hatalmasak, mert nem mozognak. De mindaddig, amíg környezetbarátak, energiát tárolnak és sok évig kitartanak, csak erre van szükségünk.”

És amikor a hálózathoz való akkumulátorok tervezéséről van szó, Pogue izgatott a lendkerekek miatt – amelyek energiát tárolnak a gyorsan forgó rotorok lendületében. Látta, hogy egy percig energiát tárolnak, de egy kaliforniai cég felhívott Amber Kinetics kifejlesztett egy olyat, amely négy órányi energiát képes tárolni.

„Ez egy 5000 font. acél kerék, 8500 ford./perc sebességgel forog. Nincs súrlódás, mert mágnes függeszti fel, és egy vákuumtartályban van” – mondja Pogue. A kaliforniai Pacific Gas and Electric Company 2020-tól már 20 megawatt hálózati tárolót rendelt a lendkerék használatával.

Pogue szerint a kereket fel lehet pörgetni éjszaka olcsó árammal – vagy nappal napenergiával (ahogyan a dokumentumfilmben is javasolja). Amikor áramra van szükségünk a lendkerék akkumulátorából, „a motor megfordul és generátorrá válik, és rögzíti ezt a kinetikus mozgást, és újra energiává alakítja” – magyarázza.

Tehát, miközben technikailag még folyik a szuper akkumulátor keresése, Pogue izgatottan várja, hogy merre halad a mezőny. „Hogy őszinte legyek, amikor a NOVA azt mondta, hogy egy órás műsort akarnak vezetni az akkumulátorok kémiájáról, azt mondtam: „Ó, igen, van ott egy bestseller” – mondja nevetve.

Ha támogatni szeretnéd David Pogue következő NOVA-különlegességét, látogass el a kickstarterjére: novakickstarter.com

– Julia Franz (eredetileg közzétett tovább PRI.org )

Copyright © 2017 Science Friday Initiative. Minden jog fenntartva. A Science Friday átiratait szűk határidővel készíti el a 3Play Media. Az eredeti sugárzott/közzétett hang- vagy videofájl hűsége változhat, és a szöveg a jövőben frissülhet vagy módosulhat. A ScienceFriday műsorának hiteles feljegyzéséhez, kérjük, látogassa meg az eredeti sugárzott/közzétett felvételt. A használati feltételekért és további információkért keresse fel irányelveinket a következő címen: http://www.sciencefriday.com/about/policies/