فناوری های آینده که نمی خواهند به دنیا ترجمه شوند

2024 نویسنده: Seth Attwood | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-16 16:03

از نظر من، اینها ترفندهای معمول انگل ها هستند. و همه اینها فقط برای سود (سود) انجام می شود!

برای تمدن فعلی، همه اینها در زمان تسلا اتفاق افتاده است. اما پس از آن انگل ها به وضوح فهمیدند که اگر مردم به انرژی رایگان دسترسی داشته باشند، پایان خواهند یافت.

همه اختراعات زیر پارچه پنهان شدند، جایی که اکنون همه آنها هستند.

و این تا لحظه ای ادامه خواهد داشت که توسعه کنونی "علم" خود را در بن بست واقعی دفن نکند. و یا انگل ها تسلیم می شوند و با اختراعات همه دانشمندانی که کشته اند (که بعید است) صندوقچه ای باز می کنند.

یا انگل ها دوباره سعی می کنند یک فاجعه را در مقیاس سیاره ای ترتیب دهند تا همه را به عصر حجر برگردانند و همه چیز را دوباره شروع کنند - برای آنها این گزینه ایده آل است.

قرار است با چه چیزی " بخوریم "؟

این یک پارادوکس است، اما علیرغم مسیر فوق العاده ای که الکترونیک در 30 سال گذشته طی کرده است، همه دستگاه های تلفن همراه هنوز به باتری های لیتیوم یونی مجهز هستند که از اوایل سال 1991 وارد بازار شد، زمانی که پخش کننده CD معمولی اوج مهندسی بود. فکر در فناوری قابل حمل

بسیاری از خواص مفید نمونه‌های جدید در لوازم الکترونیکی و گجت‌ها به دلیل زمان کم منبع تغذیه این دستگاه‌ها از باتری موبایل، یکسان شده است. صابون های علمی و مخترعان مدت ها پیش قدم گذاشته اند، اما آنها توسط "لنگر" باتری نگه داشته می شوند.

بیایید نگاهی بیندازیم که چه فناوری هایی می توانند دنیای الکترونیک را در آینده متحول کنند.

ابتدا کمی تاریخچه

بیشتر اوقات، باتری های لیتیوم یون (Li-ion) در دستگاه های تلفن همراه (لپ تاپ، تلفن های همراه، PDA و غیره) استفاده می شود. این به دلیل مزایای آنها نسبت به باتری های نیکل-فلز هیدرید (Ni-MH) و نیکل-کادمیم (Ni-Cd) است که قبلاً به طور گسترده استفاده می شد.

باتری های لیتیوم یون پارامترهای بسیار بهتری دارند. با این حال، باید در نظر داشت که باتری های Ni-Cd یک مزیت مهم دارند: توانایی ارائه جریان های تخلیه بالا. این ویژگی در هنگام تغذیه لپ‌تاپ یا تلفن‌های همراه (که سهم لیتیوم یون به 80٪ می‌رسد و سهم آنها روز به روز بیشتر می‌شود) اهمیت زیادی ندارد، اما تعداد کمی از دستگاه‌ها هستند که جریان‌های بالایی مصرف می‌کنند، به عنوان مثال، انواع مختلف. از ابزارهای برقی، ریش تراش های برقی و غیره پ. تاکنون، این دستگاه‌ها تقریباً منحصراً در حوزه باتری‌های Ni-Cd بوده‌اند. با این حال، در حال حاضر، به ویژه در ارتباط با محدودیت استفاده از کادمیوم مطابق با دستورالعمل RoHS، تحقیقات در مورد ایجاد باتری های بدون کادمیوم با جریان تخلیه بالا تشدید شده است.

سلول های اولیه ("باتری") با آند لیتیوم در اوایل دهه 70 قرن بیستم ظاهر شدند و به دلیل انرژی ویژه بالا و مزایای دیگر به سرعت کاربرد پیدا کردند. بنابراین، تمایل طولانی مدت برای ایجاد یک منبع جریان شیمیایی با فعال ترین عامل کاهنده، یک فلز قلیایی، محقق شد، که امکان افزایش چشمگیر ولتاژ کار باتری و انرژی ویژه آن را فراهم کرد. اگر توسعه سلول‌های اولیه با آند لیتیوم با موفقیت نسبتاً سریعی همراه بود و چنین سلول‌هایی به‌طور محکم جای خود را به عنوان منبع تغذیه تجهیزات قابل حمل می‌گرفتند، ایجاد باتری‌های لیتیومی با مشکلات اساسی مواجه شد که بیش از 20 سال طول کشید.

پس از آزمایش‌های فراوان در دهه 1980، مشخص شد که مشکل باتری‌های لیتیومی در اطراف الکترودهای لیتیومی پیچ خورده است. به طور دقیق تر، در اطراف فعالیت لیتیوم: فرآیندهایی که در حین کار اتفاق افتاد، در نهایت منجر به واکنش شدیدی به نام "تهویه با انتشار شعله" شد. در سال 1991 تعداد زیادی باتری قابل شارژ لیتیومی به کارخانه های تولیدی فراخوانده شدند که برای اولین بار به عنوان منبع تغذیه برای تلفن های همراه مورد استفاده قرار گرفتند.دلیل آن این است که در حین مکالمه، زمانی که مصرف فعلی حداکثر است، شعله ای از باتری ساطع شده و چهره کاربر تلفن همراه را می سوزاند.

به دلیل ناپایداری ذاتی لیتیوم فلزی، به ویژه در هنگام شارژ، تحقیقات به سمت زمینه ایجاد باتری بدون استفاده از لی، اما با استفاده از یون های آن رفته است. اگرچه باتری‌های لیتیوم یونی چگالی انرژی کمتری نسبت به باتری‌های لیتیومی ارائه می‌کنند، باتری‌های لیتیوم یون زمانی ایمن هستند که با شرایط شارژ و دشارژ صحیح ارائه شوند. با این حال، آنها در برابر انفجار مصون نیست

در این مسیر نیز در حالی که همه چیز در تلاش است تا توسعه یابد و ثابت نماند. به عنوان مثال، دانشمندان از دانشگاه فناوری نانیانگ (سنگاپور) توسعه یافته اند نوع جدیدی از باتری لیتیوم یونی با عملکرد رکوردشکنی … ابتدا در عرض 2 دقیقه تا 70 درصد حداکثر ظرفیت خود شارژ می شود. ثانیاً باتری بیش از 20 سال است که تقریباً بدون تخریب کار می کند.

در ادامه چه انتظاری می توانیم داشته باشیم؟

سدیم

به گفته بسیاری از محققان، این فلز قلیایی است که باید جایگزین لیتیوم گران قیمت و کمیاب شود، که علاوه بر این، از نظر شیمیایی فعال و خطرناک است. اصل عملکرد باتری های سدیم مشابه لیتیوم است - آنها از یون های فلزی برای انتقال شارژ استفاده می کنند.

سال‌هاست که دانشمندان آزمایشگاه‌ها و مؤسسات مختلف با معایب فناوری سدیم مانند شارژ آهسته و جریان کم دست و پنجه نرم می‌کنند. برخی از آنها توانستند مشکل را حل کنند. به عنوان مثال نمونه های پیش تولید باتری های poadBit در مدت پنج دقیقه شارژ می شوند و یک و نیم تا دو برابر ظرفیت دارند. پس از دریافت جوایز متعدد در اروپا، مانند جایزه رادار نوآوری، جایزه Eureka Innovest و چندین جایزه دیگر، این شرکت به سمت صدور گواهینامه، ساخت کارخانه و اخذ پتنت رفت.

گرافن

گرافن یک شبکه کریستالی تخت از اتم‌های کربن به ضخامت یک اتم است. گرافن به لطف سطح وسیع در حجم فشرده و قابلیت ذخیره بار، راه حلی ایده آل برای ایجاد ابرخازن های فشرده است.

در حال حاضر مدل های آزمایشی با ظرفیت تا 10000 فاراد وجود دارد! چنین ابرخازنی توسط Sunvault Energy در ارتباط با Edison Power ساخته شده است. توسعه دهندگان ادعا می کنند که در آینده مدلی ارائه خواهند کرد که انرژی آن برای تامین انرژی کل خانه کافی خواهد بود.

چنین ابرخازن هایی مزایای زیادی دارند: امکان شارژ تقریباً فوری، سازگاری با محیط زیست، ایمنی، فشرده بودن و همچنین هزینه کم. به لطف فناوری جدید برای تولید گرافن، مشابه چاپ روی چاپگر سه بعدی، Sunvault وعده داده است که هزینه باتری‌ها تقریباً ده برابر کمتر از فناوری‌های لیتیوم یون باشد. با این حال، تولید صنعتی هنوز فاصله زیادی دارد.

Sanvault رقبایی هم دارد. گروهی از دانشمندان دانشگاه سوینبرن استرالیا نیز از ابرخازن گرافنی رونمایی کردند که از نظر ظرفیت با باتری های لیتیوم یونی قابل مقایسه است. می توان آن را در چند ثانیه شارژ کرد. علاوه بر این، انعطاف پذیر است، که به آن امکان می دهد در دستگاه هایی با فرم های مختلف و حتی در لباس های هوشمند استفاده شود.

باتری های اتمی

باتری های هسته ای هنوز بسیار گران هستند. یکی دو سال پیش وجود داشت در اینجا اطلاعاتی در مورد باتری هسته ای وجود دارد.در آینده ای نزدیک، آنها قادر به رقابت با باتری های لیتیوم یونی آشنا نخواهند بود، اما نمی توان به آنها اشاره کرد، زیرا منابعی که به مدت 50 سال به طور مداوم انرژی تولید می کنند بسیار جالب تر از باتری های قابل شارژ هستند.

اصل عملکرد آنها به نوعی شبیه به عملکرد سلول های خورشیدی است، فقط به جای خورشید، منبع انرژی در آنها ایزوتوپ هایی با تابش بتا است که سپس توسط عناصر نیمه هادی جذب می شود.

بر خلاف تابش گاما، پرتوهای بتا عملا بی ضرر هستند. این یک جریان از ذرات باردار است و به راحتی توسط لایه های نازکی از مواد خاص محافظت می شود.همچنین به طور فعال توسط هوا جذب می شود.

امروزه توسعه چنین باتری هایی در بسیاری از موسسات انجام می شود. در روسیه، NUST MISIS، MIPT و NPO Luch فعالیت مشترک خود را در این راستا اعلام کردند. پیش از این، پروژه مشابهی توسط دانشگاه پلی تکنیک تومسک راه اندازی شده بود. در هر دو پروژه، ماده اصلی نیکل-63 است که با تابش نوترونی ایزوتوپ نیکل-62 در یک راکتور هسته ای با پردازش رادیوشیمیایی بیشتر و جداسازی در سانتریفیوژهای گازی به دست می آید. اولین نمونه اولیه باتری باید در سال 2017 آماده شود.

با این حال، چنین منابع تغذیه بتا ولتاییک کم مصرف و بسیار گران هستند. در مورد توسعه روسیه، هزینه تخمینی یک منبع برق مینیاتوری می تواند تا 4.5 میلیون روبل باشد.

نیکل-63 رقبای هم دارد. به عنوان مثال، دانشگاه میسوری برای مدت طولانی استرانسیوم-90 را آزمایش می کند و باتری های بتا ولتاییک مینیاتوری مبتنی بر تریتیوم را می توان به صورت تجاری یافت. با قیمتی در حدود هزار دلار، می‌توانند ضربان‌سازهای مختلف، حسگرها را تغذیه کنند یا شارژ خود تخلیه باتری‌های لیتیوم یون را جبران کنند.

کارشناسان در حال حاضر آرامش دارند

با وجود رویکرد تولید انبوه اولین باتری‌های سدیم و کار فعال بر روی منابع تغذیه گرافن، کارشناسان صنعت هیچ انقلابی را برای چند سال آینده پیش‌بینی نمی‌کنند.

شرکت Liteko که زیر نظر روسنانو فعالیت می‌کند و باتری‌های لیتیوم یونی را در روسیه تولید می‌کند، معتقد است که هیچ دلیلی برای کاهش رشد بازار تاکنون وجود ندارد. "تقاضای ثابت برای باتری های لیتیوم یون در درجه اول به دلیل انرژی ویژه بالای آنها است (ذخیره شده در واحد جرم یا حجم). با توجه به این پارامتر، آنها در حال حاضر هیچ رقیبی در بین منابع انرژی شیمیایی قابل شارژ تولید شده به صورت سری ندارند." نظرات در شرکت

با این حال، در صورت موفقیت تجاری همان باتری های سدیم poadBit، بازار را می توان در عرض چند سال دوباره قالب بندی کرد. مگر اینکه مالکان و سهامداران بخواهند از فناوری جدید پول بیشتری کسب کنند.