211service.com
Druskos ir popieriaus baterija
Švedijos Upsalos universiteto mokslininkai sukūrė lanksčią bateriją, naudodami du įprastus pigius ingredientus: celiuliozę ir druską. Lengvoje, įkraunamoje baterijoje elektrodams naudojami ploni popieriaus gabalėliai – presuoti susivėlusių celiuliozės pluoštų kilimėliai, o druskos tirpalas veikia kaip elektrolitas.
Popieriaus galia : Naujas plonasluoksnis akumuliatorius turi elektrodus, pagamintus iš polimeru dengto popieriaus, ir elektrolitą iš druskos suvilgyto popieriaus. Laboratorijos prototipas rodo, kad ląstelė yra suspausta tarp stiklelių ir supakuota į aliuminio maišelį.
Naujasis akumuliatorius turėtų būti pigus, lengvai gaminamas ir nekenksmingas aplinkai, sako pagrindinis mokslininkas Marija Stromme . Ji siūlo, kad jis galėtų būti naudojamas pigiems medicininės diagnostikos prietaisams ar jutikliams ant pakavimo medžiagų arba įterpti į audinį. Stromme teigimu, baterijų gamybai nereikia pažangios įrangos, todėl jas būtų galima gaminti vietoje besivystančiose šalyse.
Naujojoje baterijoje naudojama įkraunama plonasluoksnė konstrukcija, su kuria daugelis kitų mokslininkų ir įmonių dirba jau kelerius metus.
Plonos plėvelės baterijose paprastai naudojami kieti elektrolitai, o ne skystis ar gelis, o jų elektrodai paprastai gaminami iš ličio, sujungto su metalais, tokiais kaip nikelis, kobaltas ar manganas. Druskos ir popieriaus baterija idealiai pakeičia ličio baterijas, naudojamas daugelyje mažos galios nešiojamų įrenginių, pvz., belaidžių jutiklių, intelektualiųjų kortelių, medicininių implantų ir RFID žymų. Šioms reikmėms kuo plonesnis ir mažesnis akumuliatorius, tuo geriau, sako Sara Bradford, Frost & Sullivan energijos ir energijos konsultantė.
Plonos plėvelės baterijos turi ir kitų patrauklių savybių. Jie turi ilgą galiojimo laiką, išlaiko įkrovą po daugelio metų saugojimo, be to, juos galima įkrauti ir iškrauti dešimtis tūkstančių kartų, sako Raghu Das, tyrimų bendrovės IDTechEX generalinis direktorius ir spausdintos elektronikos ekspertas, leidžiantis belaidžiams jutikliams su prijungtu atitinkamu energijos kombainu gali tarnauti dešimtmečius.
Tačiau tik keletas startuolių, pvz Begalinės galios sprendimai Littleton, CO ir Solicore Leiklande, Floridoje, sukūrė pakankamai rizikos, kad galėtų pateikti savo baterijas į rinką. Cymbet Elk River mieste, MN ir Excellatronas Atlantoje, GA, yra kiti stiprūs varžovai su rinkai paruoštomis technologijomis. Remiantis 2009 m. gegužės mėn., šiais metais bus pristatyta daugiau nei keturi milijonai plonasluoksnių baterijų ataskaita rinkos tyrimų įmonės „NanoMarkets“.
Nauja popierinė baterija, aprašyta žurnale internete paskelbtame dokumente Nano raidės , turi ką pasivyti. Ličio baterijos gali tiekti 4 voltus, o jų energijos tankis yra nuo 200 iki 300 milivatvalandžių grame. Palyginimui, vienas popierinis akumuliatoriaus elementas tiekia 1 voltą ir gali sukaupti iki 25 milivatvalandžių energijos vienam gramui. Teikiant maksimalią srovę, po 100 įkrovimo ciklų jis praranda 6 procentus savo talpos. Tačiau Stromme teigia, kad jos komanda jau paleido akumuliatorių 1000 įkrovimo ciklų esant mažesnei srovei. Ji taip pat nurodo, kad tai yra pradinio laboratorijos prototipo skaičiai.
Mokslininkai dabar dirba optimizuodami akumuliatorių. Galų gale, sudėjus kelis elementus ir sujungus juos nuosekliai, įtampa padidės. Tuo tarpu, atsižvelgiant į programą, ji sako, kad galime sureguliuoti dydį ir srovę, kurią ištraukiame, kad atitiktume šiuos reikalavimus.
Be to, popierinę bateriją galima įkrauti daug greičiau nei ličio bateriją. Celiuliozė, kurią naudoja Stromme ir jos kolegos, gaunama iš jūrose ir ežeruose aptinkamų teršiančių dumblių. Nors dumblių ląstelių sienelėse yra celiuliozės, jos nanostruktūra labai skiriasi, todėl jos paviršiaus plotas yra 100 kartų didesnis. Tyrėjai iš šios celiuliozės pagamintą popierių padengia laidžiu polimeru, o po to tarp popieriaus elektrodų įdeda druskos tirpale suvilgytą filtravimo popierių.
Chloro jonai teka iš teigiamo elektrodo į neigiamą, o elektronai keliauja per išorinę grandinę, tiekdami srovę. Popieriaus elektrodas išsaugo įkrovą, o įkraunamas per kelias dešimtis sekundžių, nes jonai greitai teka per ploną elektrodą. Priešingai, ličio baterijos įkraunamos per 20 minučių. Didelės talpos ir mažo įkrovimo laiko derinys yra labai unikalus, sako Stromme.
Bradfordas teigia, kad naujoji popierinė baterija yra palyginti ankstyvoje tyrimų stadijoje, palyginti su kitomis plonasluoksnėmis technologijomis. Kad akumuliatorius veiktų sėkmingai, reikia turėti gerą kainą ir gamybos procesą, tačiau našumas yra pagrindinis aspektas, sako ji. Jei tai nėra kelių laipsnių patobulinimas, palyginti su esama technologija, labai sunku padaryti akumuliatorių pelningą.
Tuo tarpu Stromme įsitikinęs, kad aplinkai nekenksmingas dizainas ras nišų pritaikymų. Ji sako, kad komerciškai jį būtų galima pagaminti per trejus metus.