211service.com
Didelės energijos baterijos ateina į rinką
Šveicarijos įmonė teigia sukūrusi įkraunamas cinko-oro baterijas, kurios gali sukaupti tris kartus daugiau energijos nei ličio jonų baterijos, o kainuoja tik perpus mažiau. ReVolt , iš Staefos, Šveicarijos, nuo kitų metų planuoja parduoti mažas mygtukų elementų baterijas klausos aparatams ir integruoti savo technologiją į vis didesnes baterijas, per ateinančius kelerius metus pristatydamas mobiliųjų telefonų ir elektrinių dviračių baterijas. Taip pat pradedama kurti didelio formato akumuliatorius elektromobiliams.
Baterija išpakuota: Šiame paveikslėlyje pavaizduota daugiasluoksnė ReVolt įkraunamo cinko-oro akumuliatoriaus struktūra. Iš viršaus į apačią: akumuliatoriaus dangtelis, į kurį patenka oras; akytas oro elektrodas; sąsaja tarp elektrodų; cinko elektrodas; korpusas.
Akumuliatoriaus dizainas pagrįstas technologija, sukurta SINTEF , tyrimų institutas Trondheime, Norvegijoje. „ReVolt“ buvo įkurta siekiant jį pateikti rinkai ir iki šiol yra pritraukusi 24 milijonus eurų investicijų. Bendrovės generalinis direktorius Jamesas McDougallas teigia, kad ši technologija įveikia pagrindinę cinko-oro įkraunamų baterijų problemą – jos paprastai nustoja veikti po palyginti nedaug įkrovimų. Jei technologija gali būti išplėsta, cinko-oro baterijos galėtų padaryti elektrines transporto priemones praktiškesnes, sumažindamos jų sąnaudas ir padidindamos jų atstumą.
Skirtingai nuo įprastų baterijų, kuriose yra visi reagentai, reikalingi elektrai gaminti, cinko-oro baterijos naudoja deguonį iš atmosferos, kad sukurtų srovę. Devintojo dešimtmečio pabaigoje jie buvo laikomi viena perspektyviausių baterijų technologijų dėl didelės teorinės energijos kaupimo talpos. Garis Henriksenas , elektrocheminės energijos kaupimo skyriaus vedėjas adresu Argonne nacionalinė laboratorija Ilinojaus valstijoje. Akumuliatoriaus cheminė sudėtis taip pat yra gana saugi, nes jai nereikia lakiųjų medžiagų, todėl cinko-oro akumuliatoriai nėra linkę užsidegti, kaip ličio jonų akumuliatoriai.
Dėl šių pranašumų rinkoje jau seniai buvo įkraunamos cinko-oro baterijos. Tačiau padaryti juos įkraunamus buvo iššūkis. Akumuliatoriaus viduje akytas oro elektrodas traukia deguonį ir katalizatorių pagalba oro ir vandens pagrindo elektrolito sąsajoje jį redukuoja, kad susidarytų hidroksilo jonai. Jie per elektrolitą nukeliauja į cinko elektrodą, kur cinkas oksiduojasi – tai reakcija, kurios metu išleidžiami elektronai generuoti srovę. Įkrovimui procesas yra atvirkštinis: cinko oksidas vėl paverčiamas cinku ir oro elektrode išsiskiria deguonis. Tačiau po pakartotinių įkrovimo ir iškrovimo ciklų oro elektrodas gali būti deaktyvuotas, sulėtindamas arba sustabdydamas deguonies reakcijas. Tai gali būti dėl, pavyzdžiui, dėl to, kad skystas elektrolitas palaipsniui per daug traukiamas į poras, sako Henriksenas. Akumuliatorius taip pat gali sugesti, jei jis išdžiūsta arba jei cinkas kaupiasi netolygiai, sudarydamas šakas primenančias struktūras, kurios sukuria trumpąjį jungimą tarp elektrodų.
„ReVolt“ teigia, kad sukūrė metodus, kaip valdyti cinko elektrodo formą (naudojant tam tikras želė ir rišamąsias medžiagas) ir valdyti drėgmę ląstelėje. Ji taip pat išbandė naują oro elektrodą, kuriame yra kruopščiai išsklaidytų katalizatorių derinys, skirtas pagerinti deguonies kiekio mažinimą iš oro iškrovimo metu ir deguonies gamybą įkrovimo metu. Prototipai puikiai veikė daugiau nei šimtą ciklų, o pirmieji įmonės produktai turėtų būti naudingi porą šimtų ciklų. McDougall tikisi padidinti šį skaičių iki 300–500 ciklų, todėl jie bus naudingi mobiliesiems telefonams ir elektriniams dviračiams.
Elektromobiliams „ReVolt“ kuria naują akumuliatoriaus struktūrą, panašią į kuro elementą. Pirmosiose baterijose naudojami du panašaus dydžio plokšti elektrodai. Naujose baterijose vienas elektrodas bus skystis – cinko suspensija. Oro elektrodai bus vamzdelių pavidalo. Elektros gamybai cinko suspensija, kuri laikoma viename akumuliatoriaus skyriuje, pumpuojama per vamzdelius, kur oksiduojasi, sudarydama cinko oksidą ir išskirdama elektronus. Tada cinko oksidas kaupiasi kitame akumuliatoriaus skyriuje. Įkrovimo metu cinko oksidas grįžta atgal per oro elektrodą, kur išskiria deguonį ir vėl susidaro cinkas.
Įmonės planuojamame transporto priemonės akumuliatoriuje cinko suspensijos kiekis gali būti daug didesnis nei medžiagos kiekis oro elektrode, todėl gali padidėti energijos tankis. Iš tiesų, sistema būtų panaši į kuro elementų sistemą arba įprastą variklį, nes cinko srutos iš esmės veiktų kaip kuro siurbimas per oro elektrodą, kaip vandenilis kuro elemente arba benzinas vidaus degimo variklyje. McDougall teigia, kad baterijos taip pat gali tarnauti ilgiau – nuo 2000 iki 10 000 ciklų. Ir jei viena dalis sugenda, pvz., oro elektrodas, ją galima pakeisti, todėl nebereikės pirkti visiškai naujos baterijos.
Kaip ir kuro elementus, šią sistemą gali tekti suporuoti su kito tipo akumuliatoriumi, kad būtų galima pagreitinti arba surinkti energiją iš procesų, pvz., stabdymo. Be to, Henriksenas pažymi, kad kitos eksperimentinės cinko-oro baterijos jau pasiekė 200 ciklų.
Įprastesnio plokščio dizaino komercinė sėkmė gali priklausyti nuo kitų veiksnių, pavyzdžiui, ar naujosios baterijos tiekia energiją greičiau nei kitos eksperimentinės cinko-oro baterijos, kaip teigia bendrovė, ir ar galima pasiekti didesnio ciklo skaičiaus tikslus. Naujasis vamzdžių dizainas dar liko metų nuo gamybos.