Geleceğin dünyaya tercüme etmek istemeyen teknolojileri

2024 Yazar: Seth Attwood | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-16 16:18

Benim bakış açıma göre, bunlar parazitlerin olağan numaraları. Ve tüm bunlar sadece kar (kar) uğruna yapılır!

Mevcut uygarlık için, tüm bunlar Tesla zamanında oldu. Ancak parazitler o zaman açıkça anladılar ki insanlar serbest enerjiye erişirlerse, sona erecekler.

Tüm icatlar, şimdi olduğu yerde örtünün altına gizlendi.

Ve bu, "bilimin" mevcut gelişiminin kendisini gerçek bir çıkmaza gömmediği ana kadar devam edecek. Ve ya parazitler teslim olacak ve öldürdükleri tüm bilim adamlarının icatlarıyla bir sandık açacaklar (ki bu pek olası değildir).

Veya parazitler, herkesi Taş Devri'ne geri götürmek ve her şeye yeniden başlamak için gezegen ölçeğinde bir felaket düzenlemeye çalışacak - onlar için bu ideal seçenek.

Neyle "yiyeceğiz"?

Bu bir paradoks, ancak elektroniğin son 30 yılda kaydettiği muazzam yola rağmen, tüm mobil cihazlar hala, olağan CD çaların mühendisliğin zirvesi olduğu 1991 gibi erken bir tarihte piyasaya giren lityum iyon pillerle donatılmıştır. taşınabilir teknolojide düşünüldü.

Elektronik ve gadget'lardaki yeni örneklerin birçok yararlı özelliği, bu cihazların bir mobil pilden güç kaynağının yetersiz süresi ile dengelenir. Bilimsel sabun ve mucitler uzun zaman önce öne çıkmışlardı, ancak pilin "çıpası" tarafından tutuluyorlar.

Gelecekte elektronik dünyasını hangi teknolojilerin değiştirebileceğine bir göz atalım.

İlk olarak, biraz tarih

Çoğu zaman, lityum iyon (Li-ion) piller mobil cihazlarda (dizüstü bilgisayarlar, cep telefonları, PDA'lar ve diğerleri) kullanılır. Bunun nedeni, daha önce yaygın olarak kullanılan nikel-metal hidrit (Ni-MH) ve nikel-kadmiyum (Ni-Cd) pillere göre avantajlarıdır.

Li-ion piller çok daha iyi parametrelere sahiptir. Bununla birlikte, Ni-Cd pillerin önemli bir avantajı olduğu akılda tutulmalıdır: yüksek deşarj akımları sağlama yeteneği. Bu özellik, dizüstü bilgisayarları veya cep telefonlarını çalıştırırken kritik öneme sahip değildir (Li-ion'un payının %80'e ulaştığı ve payının giderek arttığı yerlerde), ancak yüksek akım tüketen birkaç cihaz vardır, örneğin her türlü elektrikli el aletleri, elektrikli tıraş makineleri vb. P. Şimdiye kadar, bu cihazlar neredeyse yalnızca Ni-Cd pillerin etki alanıydı. Ancak günümüzde, özellikle kadmiyum kullanımının RoHS direktifine uygun olarak kısıtlanmasıyla bağlantılı olarak, yüksek deşarj akımına sahip kadmiyumsuz pillerin oluşturulmasına yönelik araştırmalar yoğunlaşmıştır.

Lityum anotlu birincil hücreler ("piller") 20. yüzyılın 70'lerinin başında ortaya çıktı ve yüksek özgül enerjileri ve diğer avantajları nedeniyle hızla uygulama buldu. Böylece, en aktif indirgeyici ajan olan bir alkali metal ile bir kimyasal akım kaynağı yaratmaya yönelik uzun süredir devam eden arzu gerçekleşti ve bu, hem pilin çalışma voltajını hem de özgül enerjisini önemli ölçüde artırmayı mümkün kıldı. Bir lityum anotlu birincil hücrelerin gelişimi nispeten hızlı bir başarı ile taçlandırıldıysa ve bu tür hücreler, taşınabilir ekipman için güç kaynakları olarak yerlerini sağlam bir şekilde aldıysa, o zaman lityum pillerin yaratılması, üstesinden gelinmesi 20 yıldan fazla süren temel zorluklarla karşılaştı.

1980'ler boyunca yapılan birçok testten sonra, lityum pil sorununun lityum elektrotların etrafında döndüğü ortaya çıktı. Daha doğrusu, lityumun etkinliği etrafında: çalışma sırasında meydana gelen süreçler, sonunda "alev emisyonu ile havalandırma" adı verilen şiddetli bir reaksiyona yol açtı. 1991 yılında, ilk kez cep telefonları için bir güç kaynağı olarak kullanılan çok sayıda lityum şarj edilebilir pil üretim tesislerine geri çağrıldı. Sebebi ise konuşma sırasında akım tüketiminin maksimum olduğu zamanlarda bataryadan çıkan alevin cep telefonu kullanıcısının yüzünü yakmasıdır.

Metalik lityumun doğasında bulunan kararsızlık nedeniyle, özellikle şarj sırasında, araştırmalar, Li'nin kullanılmadığı, ancak iyonlarının kullanıldığı bir pil oluşturma alanına taşınmıştır. Lityum-iyon piller, lityum pillerden marjinal olarak daha düşük enerji yoğunluğu sağlasa da, Li-iyon piller, doğru şarj ve deşarj koşulları sağlandığında güvenlidir. Ancak, onlar patlamalara karşı bağışık değildir.

Bu doğrultuda da her şey durağan değil gelişmeye çalışıyor. Örneğin, Nanyang Teknoloji Üniversitesi'nden (Singapur) bilim adamları rekor kıran performansa sahip yeni bir tür lityum iyon pil … İlk olarak, 2 dakikada maksimum kapasitesinin %70'ine kadar şarj olur. İkincisi, pil 20 yıldan fazla bir süredir neredeyse bozulmadan çalışıyor.

Bundan sonra ne bekleyebiliriz?

Sodyum

Birçok araştırmacıya göre, kimyasal olarak aktif ve yangın için tehlikeli olan pahalı ve nadir lityumun yerini alması gereken bu alkali metaldir. Sodyum pillerin çalışma prensibi lityuma benzer - yükü aktarmak için metal iyonları kullanırlar.

Uzun yıllar boyunca çeşitli laboratuvarlardan ve enstitülerden bilim adamları, yavaş şarj ve düşük akımlar gibi sodyum teknolojisinin dezavantajları ile mücadele ettiler. Bazıları sorunu çözmeyi başardı. Örneğin, poadBit pillerin üretim öncesi örnekleri beş dakikada şarj edilir ve kapasitenin bir buçuk ila iki katıdır. Avrupa'da İnovasyon Radar Ödülü, Eureka Innovest Ödülü ve daha pek çok ödül gibi birçok ödül aldıktan sonra, şirket sertifikasyon, fabrika inşaatı ve patent almaya geçti.

grafen

Grafen, bir atom kalınlığında karbon atomlarından oluşan düz bir kristal kafestir. Kompakt bir hacimdeki devasa yüzey alanı sayesinde şarj depolayabilen grafen, kompakt süper kapasitörler oluşturmak için ideal bir çözümdür.

10.000 Farad'a kadar kapasiteye sahip deneysel modeller zaten var! Böyle bir süper kapasitör, Sunvault Energy tarafından Edison Power ile birlikte oluşturuldu. Geliştiriciler, gelecekte enerjisi tüm bir eve güç sağlamak için yeterli olacak bir model sunacaklarını iddia ediyorlar.

Bu tür süper kapasitörlerin birçok avantajı vardır: neredeyse anında şarj olma olasılığı, çevre dostu olma, güvenlik, kompaktlık ve ayrıca düşük maliyet. Sunvault, 3D yazıcıda yazdırmaya benzer şekilde grafen üretmeye yönelik yeni teknoloji sayesinde, pil maliyetini lityum iyon teknolojilerinden neredeyse on kat daha düşük vaat ediyor. Ancak, endüstriyel üretim hala çok uzakta.

Sanvault'un da rakipleri var. Avustralya'daki Swinburn Üniversitesi'nden bir grup bilim insanı, kapasite olarak lityum iyon pillerle karşılaştırılabilir bir grafen süper kapasitör de ortaya çıkardı. Birkaç saniye içinde şarj edilebilir. Ek olarak, çeşitli form faktörlerine sahip cihazlarda ve hatta akıllı giysilerde kullanılmasına izin verecek şekilde esnektir.

atom pilleri

Nükleer piller hala çok pahalı. Birkaç yıl önce vardı İşte nükleer pil ile ilgili bilgiler. Yakın gelecekte, bilindik lityum iyon pillerle rekabet edemeyecekler ama bunlardan bahsetmeden geçemeyiz çünkü 50 yıldır kesintisiz enerji üreten kaynaklar, şarj edilebilir pillerden çok daha ilgi çekici.

Çalışma prensipleri bir anlamda güneş pillerinin çalışmasına benzer, sadece güneş yerine içlerindeki enerji kaynağı, daha sonra yarı iletken elemanlar tarafından emilen beta radyasyonlu izotoplardır.

Gama radyasyonunun aksine, beta radyasyonu pratik olarak zararsızdır. Yüklü parçacıkların bir akışıdır ve ince özel malzeme katmanları tarafından kolayca korunur. Ayrıca hava tarafından aktif olarak emilir.

Bugün, bu tür pillerin geliştirilmesi birçok enstitüde gerçekleştirilmektedir. Rusya'da NUST MISIS, MIPT ve NPO Luch bu yönde ortak çalışmalarını duyurdu. Daha önce, Tomsk Politeknik Üniversitesi tarafından benzer bir proje başlatılmıştı. Her iki projede de ana madde, nikel-62 izotopunun bir nükleer reaktörde nötron ışınlaması ve gaz santrifüjlerinde daha fazla radyokimyasal işlem ve ayırma ile elde edilen nikel-63'tür. Bataryanın ilk prototipi 2017'de hazır olacak.

Bununla birlikte, bu tür beta-voltaik güç kaynakları düşük güçlüdür ve son derece pahalıdır. Bir Rus gelişimi durumunda, minyatür bir güç kaynağının tahmini maliyeti 4,5 milyon rubleye kadar olabilir.

Nikel-63'ün de rakipleri var. Örneğin, Missouri Üniversitesi uzun süredir stronsiyum-90 ile deneyler yapıyor ve trityum bazlı minyatür beta-voltaik piller ticari olarak bulunabiliyor. Bin dolar civarında bir fiyata, çeşitli kalp pillerine, sensörlere güç sağlayabilir veya lityum iyon pillerin kendi kendine boşalmasını telafi edebilirler.

Uzmanlar şimdilik sakin

İlk sodyum pillerin seri üretimine ve grafen güç kaynakları üzerinde aktif çalışmaya yönelik yaklaşıma rağmen, endüstri uzmanları önümüzdeki birkaç yıl için herhangi bir devrim öngörmüyor.

Rusnano'nun kanatları altında faaliyet gösteren ve Rusya'da lityum iyon piller üreten Liteko şirketi, şimdiye kadar pazar büyümesinde yavaşlama için hiçbir neden olmadığına inanıyor. "Lityum-iyon pillere yönelik sürekli talep, öncelikle yüksek özgül enerjilerinden (kütle veya hacim birimi başına depolanan) kaynaklanmaktadır. Bu parametreye göre, şu anda seri olarak üretilen yeniden şarj edilebilir kimyasal güç kaynakları arasında rakipleri yok." şirkette yorumlar.

Bununla birlikte, aynı sodyum poadBit pillerin ticari başarısı durumunda, piyasa birkaç yıl içinde yeniden biçimlendirilebilir. Sahipler ve hissedarlar yeni teknolojiden fazladan para kazanmak istemedikçe.