211service.com
Vandeniui atsparios ličio-oro baterijos
Berklyje, Kalifornijoje, įsikūrusi įmonė kuria lengvas, daug energijos naudojančias baterijas, kurios gali naudoti aplinkinį orą kaip katodą. PolyPlus bendradarbiauja su gamybos įmone, kad sukurtų vienkartines ličio metalo-oro baterijas vyriausybei, ir tikisi, kad šios baterijos bus rinkoje per kelerius metus. Bendrovė taip pat turi įkraunamas ličio metalo-oro baterijas ankstyvosiose kūrimo stadijose, kurios ilgainiui galėtų maitinti elektrines transporto priemones, kurios gali veikti ilgiau tarp įkrovimų.
Vandens galia : PolyPlus pagamintas akumuliatoriaus prototipas kaip anodą naudoja ličio metalą, o kaip katodą – sūrų vandenį, kad maitintų šviesos diodą. Išsikrovus akumuliatoriui, ličio jonai pasklinda į vandenį, tačiau prietaisas nekenkia aplinkinėms žuvims klounams.
Pastaraisiais metais susidomėjimas ličio metalo-oro baterijomis auga, kartu auga ir lengvesnių maitinimo šaltinių paklausa įvairiems įrenginiams – nuo įkraunamų hibridinių transporto priemonių iki nešiojamųjų kompiuterių. Ličio jonų baterijose elektrodai yra pagaminti iš tokių medžiagų kaip grafitas, o ličio metalo baterijoje anodas yra visiškai pagamintas iš ličio metalo, o aplinkinis oras gali veikti kaip katodas.
Ličio metalo baterijos priartėja prie kuro elementų energijos tankio be šiems įrenginiams reikalingos santechnikos; teoriškai didžiausias energijos tankis yra daugiau nei 5000 vatvalandžių vienam kilogramui arba daugiau nei 10 kartų didesnis nei šiandieninių ličio jonų baterijų. Ličio metalo-oro baterijos taip pat yra labai lengvos, nes nebūtina neštis antrojo reagento. Ličio metalas yra šventojo gralio akumuliatoriaus medžiaga, sako Stevenas Visco, vyriausiasis techninis pareigūnas ir „PolyPlus“ įkūrėjas.
IBM neseniai paskelbė, kad kurs ličio metalo-oro baterijas energijos tinklui ir transportavimui. Ličio jonai yra aukso standartas, bet kas gali jį įveikti, yra ličio metalas, sakoma Paulo paplūdimys , akumuliatorių gamintojo Quallion of Sylmar, CA, prezidentas.
Tačiau naudoti ličio metalą kaip akumuliatoriaus elektrodą buvo problematiška, daugiausia dėl to, kad medžiaga greitai ir smarkiai reaguoja su vandeniu. Žmonės dešimtmečius galvojo apie ličio-oro baterijas, tačiau ore visada yra vandens, sako Visco. Netgi vandens pėdsakų poveikis greitai suardo medžiagą.
„PolyPlus“ išsprendė šią problemą, sukurdama tai, ką bendrovė vadina apsaugotu ličio elektrodu. Prietaisą sudaro plokščias stačiakampis ličio metalo gabalas, iš abiejų pusių padengtas keramine elektrolito medžiaga, vadinama lisikonu. Kietas elektrolitas yra nepralaidus vandeniui, bet praleidžia ličio jonus. Kita danga apsaugo elektrolitą nuo reakcijos su ličio metalu. Ir galiausiai prietaiso kraštai sandarinami aliuminio-polimero laminatu, panašiu į bulvių traškučių maišelį. Laminatas užtikrina vandeniui nepralaidų sandarumą ir yra lankstus, todėl nesudaro jokios įtampos, kai elektrodas susitraukia naudojant.
Įdėjus ličio metalo elektrodą į vandenį, ličio jonai išteka ir reaguoja su vandenyje ištirpusiu deguonimi arba pačiu vandeniu. Norint pagaminti ličio metalo-oro bateriją, įrenginyje sumontuotas dujų difuzijos elektrodas, panašus į naudojamus cinko metalo-oro klausos aparatų baterijose. Įjungus akumuliatorių, elektrodas per membraną traukia deguonį, kad reaguotų su ličio jonais. Tačiau skirtingai nei klausos aparatų baterijos, šie įrenginiai laikui bėgant savaime neišsikrauna. Galite palikti bateriją lentynoje mėnesius ir tikėtis, kad ji veiks, nes membrana ją apsaugo, sako Visco. Ir kadangi jie pagaminti iš didelės energijos ličio metalo, šios baterijos tarnauja daug ilgiau ir yra lengvesnės nei cinko-oro baterijos.
„PolyPlus“ šiuo metu bando ličio metalo ir jūros vandens baterijas kartu su Monterey Bay akvariumo tyrimų institutas nustatyti, ar jie gali atlaikyti realias darbo sąlygas. Viena susirūpinimą kelia tai, kad mikroorganizmai vandenyne augs ant baterijų paviršiaus ir sutrikdys jų veikimą, nors preliminarūs bandymai davė gerų rezultatų.
Įmonės pagamintose vienkartinėse baterijose naudojamas maždaug dviejų centimetrų kvadrato ir trijų milimetrų storio ličio metalo gabalas; jų talpa yra panaši į ličio jonų baterijų talpą šiandieniniuose nešiojamuosiuose kompiuteriuose ir sudaro penktadalį svorio. Bendrovė bendradarbiauja su baterijų gamintoju Quallion gaminti baterijas pagal „PolyPlus“ elektrodų dizainą ir gamins baterijas pagal sutartį su neatskleista vyriausybine agentūra. Quallion teigia, kad ličio metalo elektrodus galima apdoroti naudojant didžiąją dalį jau esančios infrastruktūros ličio jonų baterijoms gaminti. Norint naudoti medžiagą, reikia imtis tam tikrų atsargumo priemonių, tačiau nėra jokių gudrybių, sako Beach.
Ličio metalo baterijos gali būti transformuojamos povandeniniam naudojimui, sakoma Jamesas Bellinghamas , Monterey Bay akvariumo tyrimų instituto vyriausiasis technologas. Dauguma vandenynų tyrinėjimų vyksta netoli kranto, nes, kaip sako Bellinghamas, vandenyne nėra kištukų, skirtų įkrauti jutikliais pakrautus autonominius laivus, kurie stebi jūras. Didesnio energijos tankio baterijos galėtų padėti daug geriau stebėti klimato kaitos poveikį planetai, sako Bellinghamas.