Mga teknolohiya ng hinaharap na hindi gustong isalin sa mundo

2024 May -akda: Seth Attwood | [email protected]. Huling binago: 2023-12-16 16:18

Mula sa aking pananaw, ito ang karaniwang mga panlilinlang ng mga parasito. At ang lahat ng ito ay ginagawa lamang para sa kapakanan ng tubo (profit)!

Para sa kasalukuyang sibilisasyon, ang lahat ng ito ay nangyari sa panahon ng Tesla. Ngunit ang mga parasito pagkatapos ay malinaw na naunawaan na kung ang mga tao ay may access sa libreng enerhiya, sila ay magwawakas.

Ang lahat ng mga imbensyon ay nakatago sa ilalim ng tela, kung saan lahat sila ngayon.

At ito ay magpapatuloy hanggang sa sandaling ang kasalukuyang pag-unlad ng "agham" ay hindi ibinaon ang sarili sa isang tunay na hindi pagkakasundo. At alinman sa mga parasito ay susuko at magbubukas ng isang dibdib na may mga imbensyon ng lahat ng mga siyentipiko na kanilang napatay (na kung saan ay malamang na hindi.)

O susubukan muli ng mga parasito na ayusin ang isang sakuna sa isang planetary scale upang maibalik ang lahat sa Panahon ng Bato at magsimulang muli - para sa kanila ito ang perpektong opsyon.

Ano ang "kakain" natin?

Ito ay isang kabalintunaan, ngunit sa kabila ng napakalaking landas na ginawa ng electronics sa nakalipas na 30 taon, ang lahat ng mga mobile device ay nilagyan pa rin ng mga baterya ng lithium-ion, na pumasok sa merkado noong unang bahagi ng 1991, nang ang karaniwang CD player ay ang rurok ng engineering naisip sa portable na teknolohiya.

Maraming mga kapaki-pakinabang na katangian ng mga bagong sample sa electronics at mga gadget ang na-level ng kaunting oras ng power supply ng mga device na ito mula sa isang mobile na baterya. Matagal nang sumulong ang mga siyentipikong sabon at imbentor, ngunit ang mga ito ay pinanatili ng "angkla" ng baterya.

Tingnan natin kung anong mga teknolohiya ang makakapagpabago sa mundo ng electronics sa hinaharap.

Una, isang maliit na kasaysayan

Kadalasan, ang mga baterya ng lithium-ion (Li-ion) ay ginagamit sa mga mobile device (laptop, mobile phone, PDA at iba pa). Ito ay dahil sa kanilang mga pakinabang sa dati nang malawakang ginamit na nickel-metal hydride (Ni-MH) at nickel-cadmium (Ni-Cd) na mga baterya.

Ang mga baterya ng Li-ion ay may mas mahusay na mga parameter. Gayunpaman, dapat itong isipin na ang mga baterya ng Ni-Cd ay may isang mahalagang kalamangan: ang kakayahang magbigay ng mataas na discharge currents. Ang ari-arian na ito ay hindi kritikal na mahalaga kapag nagpapagana ng mga laptop o cell phone (kung saan ang bahagi ng Li-ion ay umabot sa 80% at ang kanilang bahagi ay parami nang parami), ngunit may ilang mga device na gumagamit ng matataas na agos, halimbawa, lahat ng uri ng mga power tool, electric shaver, atbp. P. Hanggang ngayon, ang mga device na ito ay halos eksklusibong domain ng mga Ni-Cd na baterya. Gayunpaman, sa kasalukuyan, lalo na may kaugnayan sa paghihigpit sa paggamit ng cadmium alinsunod sa direktiba ng RoHS, ang pananaliksik sa paglikha ng mga bateryang walang cadmium na may mataas na discharge current ay tumindi.

Ang mga pangunahing cell ("baterya") na may lithium anode ay lumitaw noong unang bahagi ng 70s ng ika-20 siglo at mabilis na nakahanap ng aplikasyon dahil sa kanilang mataas na tiyak na enerhiya at iba pang mga pakinabang. Kaya, ang matagal nang pagnanais na lumikha ng kasalukuyang mapagkukunan ng kemikal na may pinaka-aktibong ahente ng pagbabawas, isang alkali metal, ay natanto, na naging posible upang kapansin-pansing taasan ang parehong operating boltahe ng baterya at ang tiyak na enerhiya nito. Kung ang pagbuo ng mga pangunahing cell na may lithium anode ay nakoronahan ng medyo mabilis na tagumpay at ang mga naturang cell ay matatag na kinuha ang kanilang lugar bilang mga power supply para sa portable na kagamitan, kung gayon ang paglikha ng mga baterya ng lithium ay tumakbo sa mga pangunahing paghihirap, na tumagal ng higit sa 20 taon upang mapagtagumpayan.

Matapos ang maraming pagsubok sa buong 1980s, lumabas na ang problema ng mga baterya ng lithium ay pinaikot sa paligid ng mga electrodes ng lithium. Mas tiyak, sa paligid ng aktibidad ng lithium: ang mga proseso na naganap sa panahon ng operasyon, sa huli, ay humantong sa isang marahas na reaksyon, na tinatawag na "bentilasyon na may paglabas ng apoy". Noong 1991, isang malaking bilang ng mga lithium rechargeable na baterya ang na-recall sa mga manufacturing plant, na ginamit sa unang pagkakataon bilang pinagmumulan ng kuryente para sa mga mobile phone. Ang dahilan ay sa panahon ng isang pag-uusap, kapag ang kasalukuyang pagkonsumo ay maximum, isang apoy ang ibinubuga mula sa baterya, na sinusunog ang mukha ng gumagamit ng mobile phone.

Dahil sa kawalang-tatag na likas sa metal na lithium, lalo na sa panahon ng pagsingil, ang pananaliksik ay lumipat sa larangan ng paglikha ng baterya nang hindi gumagamit ng Li, ngunit ginagamit ang mga ions nito. Bagama't ang mga baterya ng lithium-ion ay nagbibigay ng bahagyang mas mababang density ng enerhiya kaysa sa mga baterya ng lithium, ang mga baterya ng Li-ion ay ligtas kapag binigyan ng tamang kondisyon ng pagkarga at paglabas. Gayunpaman, sila hindi immune sa mga pagsabog.

Sa direksyon na ito, masyadong, habang ang lahat ay sinusubukan na bumuo at hindi tumayo. Halimbawa, umunlad ang mga siyentipiko mula sa Nanyang Technological University (Singapore). isang bagong uri ng lithium-ion na baterya na may record-breaking na performance … Una, nagcha-charge ito sa loob ng 2 minuto hanggang 70% ng maximum capacity nito. Pangalawa, ang baterya ay halos 20 taon nang gumagana nang walang pagkasira.

Ano ang maaari nating asahan sa susunod?

Sosa

Ayon sa maraming mga mananaliksik, ito ang alkali metal na dapat palitan ang mahal at bihirang lithium, na, bukod dito, ay aktibo sa kemikal at mapanganib sa sunog. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga baterya ng sodium ay katulad ng lithium - gumagamit sila ng mga metal ions upang maglipat ng singil.

Sa loob ng maraming taon, ang mga siyentipiko mula sa iba't ibang mga laboratoryo at institute ay nakipaglaban sa mga disadvantages ng teknolohiya ng sodium, tulad ng mabagal na pagsingil at mababang alon. Ang ilan sa kanila ay nagawang lutasin ang problema. Halimbawa, ang mga pre-production na sample ng mga poadBit na baterya ay sinisingil sa loob ng limang minuto at may isa at kalahati hanggang dalawang beses ang kapasidad. Matapos makatanggap ng ilang mga parangal sa Europa, tulad ng Innovation Radar Prize, ang Eureka Innovest Award at ilang iba pa, ang kumpanya ay lumipat sa sertipikasyon, pagtatayo ng pabrika at pagkuha ng mga patent.

Graphene

Ang Graphene ay isang patag na kristal na sala-sala ng mga carbon atom na isang atom ang kapal. Salamat sa malaking surface area nito sa compact volume, na may kakayahang mag-imbak ng charge, ang graphene ay isang mainam na solusyon para sa paglikha ng mga compact supercapacitor.

Mayroon nang mga eksperimentong modelo na may kapasidad na hanggang 10,000 Farads! Ang nasabing supercapacitor ay nilikha ng Sunvault Energy kasabay ng Edison Power. Inaangkin ng mga developer na sa hinaharap ay magpapakita sila ng isang modelo, ang enerhiya na kung saan ay sapat na upang paganahin ang isang buong bahay.

Ang ganitong mga supercapacitor ay may maraming mga pakinabang: ang posibilidad ng isang halos instant na pagsingil, pagkamagiliw sa kapaligiran, kaligtasan, pagiging compact, at mababang gastos din. Salamat sa bagong teknolohiya para sa paggawa ng graphene, katulad ng pag-print sa isang 3D printer, ipinangako ng Sunvault na ang halaga ng mga baterya ay halos sampung beses na mas mababa kaysa sa mga teknolohiyang lithium-ion. Gayunpaman, ang produksyon ng industriya ay malayo pa rin.

Ang Sanvault ay mayroon ding mga kakumpitensya. Ang isang pangkat ng mga siyentipiko mula sa Unibersidad ng Swinburn, Australia, ay naglabas din ng isang graphene supercapacitor, na maihahambing sa kapasidad sa mga baterya ng lithium-ion. Maaari itong ma-charge sa loob ng ilang segundo. Bilang karagdagan, ito ay nababaluktot, na magpapahintulot na magamit ito sa mga aparato ng iba't ibang mga kadahilanan ng anyo, at maging sa mga matalinong damit.

Mga atomic na baterya

Napakamahal pa rin ng mga bateryang nuklear. Ilang taon na ang nakalipas ay nagkaroon Narito ang impormasyon tungkol sa nuclear battery. Sa malapit na hinaharap, hindi nila magagawang makipagkumpitensya sa mga pamilyar na baterya ng lithium-ion, ngunit hindi namin mabibigo na banggitin ang mga ito, dahil ang mga mapagkukunan na patuloy na bumubuo ng enerhiya sa loob ng 50 taon ay mas kawili-wili kaysa sa mga rechargeable na baterya.

Ang kanilang prinsipyo ng pagpapatakbo, sa isang kahulugan, ay katulad ng pagpapatakbo ng mga solar cell, tanging sa halip na araw, ang pinagmumulan ng enerhiya sa kanila ay mga isotopes na may beta radiation, na pagkatapos ay hinihigop ng mga elemento ng semiconductor.

Hindi tulad ng gamma radiation, ang beta radiation ay halos hindi nakakapinsala. Ito ay isang stream ng mga sisingilin na particle at madaling protektado ng manipis na mga layer ng mga espesyal na materyales. Aktibo rin itong hinihigop ng hangin.

Ngayon, ang pagbuo ng naturang mga baterya ay isinasagawa sa maraming mga institute. Sa Russia, inihayag ng NUST MISIS, MIPT at NPO Luch ang kanilang magkasanib na gawain sa direksyong ito. Mas maaga, ang isang katulad na proyekto ay inilunsad ng Tomsk Polytechnic University. Sa parehong mga proyekto, ang pangunahing sangkap ay nickel-63, na nakuha sa pamamagitan ng neutron irradiation ng nickel-62 isotope sa isang nuclear reactor na may karagdagang radiochemical processing at separation sa gas centrifuges. Ang unang prototype ng baterya ay dapat na handa sa 2017.

Gayunpaman, ang mga naturang beta-voltaic power supply ay mababa ang kapangyarihan at napakamahal. Sa kaso ng isang pag-unlad ng Russia, ang tinantyang halaga ng isang maliit na mapagkukunan ng kuryente ay maaaring hanggang sa 4.5 milyong rubles.

Ang Nickel-63 ay mayroon ding mga katunggali. Halimbawa, ang Unibersidad ng Missouri ay nag-eeksperimento sa strontium-90 sa loob ng mahabang panahon, at ang mga miniature na beta-voltaic na baterya batay sa tritium ay matatagpuan sa komersyo. Sa presyo sa rehiyon na isang libong dolyar, nagagawa nilang paganahin ang iba't ibang pacemaker, sensor, o mabayaran ang self-discharge ng mga lithium-ion na baterya.

Ang mga eksperto ay kalmado sa ngayon

Sa kabila ng diskarte sa mass production ng mga unang sodium batteries at aktibong trabaho sa graphene power supply, hindi hinuhulaan ng mga eksperto sa industriya ang anumang mga rebolusyon sa susunod na ilang taon.

Ang kumpanyang Liteko, na nagpapatakbo sa ilalim ng pakpak ng Rusnano at gumagawa ng mga baterya ng lithium-ion sa Russia, ay naniniwala na walang mga dahilan para sa pagbagal sa paglago ng merkado sa ngayon. "Ang patuloy na pangangailangan para sa mga baterya ng lithium-ion ay pangunahin dahil sa kanilang mataas na tiyak na enerhiya (naka-imbak sa bawat yunit ng masa o dami). Ayon sa parameter na ito, wala silang mga kakumpitensya sa mga rechargeable na pinagmumulan ng kapangyarihan ng kemikal na ginawa sa serye sa ngayon," komento sa kumpanya.

Gayunpaman, sa kaso ng komersyal na tagumpay ng parehong sodium poadBit na mga baterya, ang merkado ay maaaring i-reformat sa loob ng ilang taon. Maliban kung ang mga may-ari at shareholder ay gustong kumita ng dagdag na pera sa bagong teknolohiya.