Những công nghệ của tương lai không muốn chuyển dịch ra thế giới

2024 Tác giả: Seth Attwood | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-16 16:20

Theo quan điểm của tôi, đây là những mánh khóe thông thường của ký sinh trùng. Và tất cả những điều này được thực hiện chỉ vì lợi nhuận (lợi nhuận)!

Đối với nền văn minh hiện tại, tất cả những điều này đều xảy ra dưới thời Tesla. Nhưng các ký sinh trùng sau đó hiểu rõ rằng nếu con người được tiếp cận với năng lượng miễn phí, chúng sẽ kết thúc.

Tất cả các phát minh đều được giấu dưới lớp vải, hiện tại chúng đang ở đâu.

Và điều này sẽ còn tiếp diễn cho đến thời điểm mà sự phát triển của “khoa học” hiện nay không tự chôn mình trong sự bế tắc thực sự. Và hoặc những ký sinh trùng sẽ đầu hàng và mở một chiếc rương chứa những phát minh của tất cả các nhà khoa học mà chúng đã giết (điều này khó xảy ra).

Hoặc các ký sinh trùng sẽ cố gắng sắp xếp một thảm họa trên quy mô hành tinh một lần nữa để đẩy mọi người trở lại thời kỳ đồ đá và bắt đầu lại từ đầu - đối với họ thì đây là lựa chọn lý tưởng.

Chúng ta sẽ "ăn" với gì?

Đó là một nghịch lý, nhưng bất chấp con đường to lớn mà thiết bị điện tử đã làm trong hơn 30 năm qua, tất cả các thiết bị di động vẫn được trang bị pin lithium-ion, gia nhập thị trường từ năm 1991, khi đầu đĩa CD thông thường là đỉnh cao của kỹ thuật. nghĩ trong công nghệ di động.

Nhiều đặc tính hữu ích của các mẫu mới trong thiết bị điện tử và tiện ích được san bằng bởi thời gian cấp điện ít ỏi của các thiết bị này từ pin di động. Xà phòng khoa học và các nhà phát minh đã có thể tiến lên từ rất lâu trước đây, nhưng chúng bị giữ bởi "mỏ neo" của pin.

Hãy cùng xem những công nghệ nào có thể biến đổi thế giới điện tử trong tương lai.

Đầu tiên, một chút lịch sử

Thông thường, pin lithium-ion (Li-ion) được sử dụng trong các thiết bị di động (máy tính xách tay, điện thoại di động, PDA và các loại khác). Điều này là do những ưu điểm của chúng so với pin niken-kim loại hiđrua (Ni-MH) và niken-cadmium (Ni-Cd) được sử dụng rộng rãi trước đây.

Pin Li-ion có thông số tốt hơn nhiều. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng pin Ni-Cd có một ưu điểm quan trọng: khả năng cung cấp dòng phóng điện cao. Đặc tính này không quá quan trọng khi cấp nguồn cho máy tính xách tay hoặc điện thoại di động (nơi tỷ lệ Li-ion đạt 80% và tỷ lệ của chúng ngày càng trở nên nhiều hơn), nhưng có khá nhiều thiết bị tiêu thụ dòng điện cao, chẳng hạn như tất cả các loại của dụng cụ điện, máy cạo râu, v.v. P. Cho đến nay, các thiết bị này hầu như chỉ là lĩnh vực của pin Ni-Cd. Tuy nhiên, hiện nay, đặc biệt là liên quan đến việc hạn chế sử dụng cadimi theo chỉ thị RoHS, nghiên cứu về việc tạo ra pin không chứa cadimi với dòng phóng điện cao đã được tăng cường.

Tế bào sơ cấp ("pin") với cực dương lithium xuất hiện vào đầu những năm 70 của thế kỷ 20 và nhanh chóng được ứng dụng do năng lượng riêng cao và các ưu điểm khác của chúng. Vì vậy, mong muốn tạo ra một nguồn dòng điện hóa học từ lâu với chất khử hoạt động mạnh nhất, một kim loại kiềm, đã được thực hiện, điều này có thể làm tăng đáng kể cả điện áp hoạt động của pin và năng lượng cụ thể của nó. Nếu sự phát triển của các tế bào sơ cấp với cực dương lithium đạt được thành công tương đối nhanh chóng và các tế bào như vậy vững chắc vị trí của chúng như là nguồn cung cấp năng lượng cho các thiết bị di động, thì việc tạo ra pin lithium lại gặp phải những khó khăn cơ bản, phải mất hơn 20 năm mới có thể khắc phục được.

Sau rất nhiều thử nghiệm trong suốt những năm 1980, hóa ra là vấn đề của pin lithium bị xoắn xung quanh các điện cực lithium. Chính xác hơn, xung quanh hoạt động của liti: cuối cùng các quá trình diễn ra trong quá trình hoạt động đã dẫn đến một phản ứng dữ dội, được gọi là "thông gió với sự phát ra ngọn lửa". Năm 1991, một số lượng lớn pin sạc lithium được thu hồi về các nhà máy sản xuất, lần đầu tiên chúng được sử dụng làm nguồn điện cho điện thoại di động. Nguyên nhân là do trong một cuộc trò chuyện, khi dòng điện tiêu thụ ở mức tối đa, một ngọn lửa đã phát ra từ pin, làm bỏng mặt người sử dụng điện thoại di động.

Do tính không ổn định vốn có của lithium kim loại, đặc biệt là trong quá trình sạc, nghiên cứu đã chuyển sang lĩnh vực tạo ra pin không sử dụng Li mà sử dụng các ion của nó. Mặc dù pin lithium-ion cung cấp mật độ năng lượng thấp hơn một chút so với pin lithium, nhưng pin Li-ion vẫn an toàn khi được cung cấp các điều kiện sạc và xả chính xác. Tuy nhiên, họ không miễn nhiễm với các vụ nổ.

Theo hướng này cũng vậy, trong khi mọi thứ đều cố gắng phát triển chứ không hề dậm chân tại chỗ. Ví dụ, các nhà khoa học của Đại học Công nghệ Nanyang (Singapore) đã phát triển một loại pin lithium-ion mới với hiệu suất kỷ lục … Đầu tiên, nó sẽ sạc trong 2 phút đến 70% dung lượng tối đa. Thứ hai, pin đã hoạt động gần như không bị suy giảm chất lượng trong hơn 20 năm.

Chúng ta có thể mong đợi điều gì tiếp theo?

Natri

Theo nhiều nhà nghiên cứu, chính kim loại kiềm này nên thay thế cho lithium đắt tiền và quý hiếm, hơn nữa, lại hoạt động hóa học và gây cháy nổ rất nguy hiểm. Nguyên lý hoạt động của pin natri tương tự như lithium - chúng sử dụng các ion kim loại để truyền điện tích.

Trong nhiều năm, các nhà khoa học từ các phòng thí nghiệm và viện nghiên cứu khác nhau đã phải vật lộn với những nhược điểm của công nghệ natri, chẳng hạn như sạc chậm và dòng điện thấp. Một số người trong số họ đã giải quyết được vấn đề. Ví dụ, các mẫu pin poadBit trước khi sản xuất được sạc trong năm phút và có dung lượng gấp rưỡi đến hai lần. Sau khi nhận được một số giải thưởng ở Châu Âu, chẳng hạn như Giải thưởng Radar Đổi mới, Giải thưởng Sáng tạo Eureka và một số giải thưởng khác, công ty đã chuyển sang chứng nhận, xây dựng nhà máy và nhận bằng sáng chế.

Graphene

Graphene là một mạng tinh thể phẳng gồm các nguyên tử cacbon dày một nguyên tử. Nhờ diện tích bề mặt khổng lồ trong một khối lượng nhỏ gọn, có khả năng tích trữ điện tích, graphene là một giải pháp lý tưởng để tạo ra các siêu tụ điện nhỏ gọn.

Đã có các mô hình thử nghiệm với công suất lên đến 10.000 Farads! Một siêu tụ điện như vậy được tạo ra bởi Sunvault Energy kết hợp với Edison Power. Các nhà phát triển tuyên bố rằng trong tương lai họ sẽ trình làng một mô hình, năng lượng của nó sẽ đủ để cung cấp năng lượng cho toàn bộ ngôi nhà.

Những siêu tụ điện như vậy có nhiều ưu điểm: khả năng sạc gần như ngay lập tức, thân thiện với môi trường, an toàn, nhỏ gọn và giá thành cũng thấp. Nhờ công nghệ mới để sản xuất graphene, tương tự như in trên máy in 3D, Sunvault hứa hẹn giá thành của pin sẽ thấp hơn gần mười lần so với công nghệ lithium-ion. Tuy nhiên, sản xuất công nghiệp vẫn còn một chặng đường dài.

Sanvault cũng có đối thủ cạnh tranh. Một nhóm các nhà khoa học từ Đại học Swinburn, Australia, cũng đã công bố một siêu tụ điện graphene, có dung lượng tương đương với pin lithium-ion. Nó có thể được sạc trong vài giây. Ngoài ra, nó rất linh hoạt, cho phép nó được sử dụng trong các thiết bị có hình dạng khác nhau, và thậm chí trong quần áo thông minh.

Pin nguyên tử

Pin hạt nhân vẫn rất đắt. Một vài năm trước, có Đây là thông tin về pin hạt nhân. Trong tương lai gần, chúng sẽ không thể cạnh tranh với các loại pin lithium-ion quen thuộc, nhưng chúng ta không thể không nhắc đến chúng, bởi các nguồn đã liên tục tạo ra năng lượng trong suốt 50 năm thú vị hơn nhiều so với pin sạc.

Nguyên lý hoạt động của chúng, theo một nghĩa nào đó, tương tự như hoạt động của pin mặt trời, chỉ khác là mặt trời, nguồn năng lượng trong chúng là các đồng vị với bức xạ beta, sau đó sẽ được hấp thụ bởi các phần tử bán dẫn.

Không giống như bức xạ gamma, bức xạ beta thực tế là vô hại. Nó là một dòng hạt mang điện và dễ dàng được che chắn bởi các lớp vật liệu đặc biệt mỏng. Nó cũng được hấp thụ tích cực bởi không khí.

Ngày nay, việc phát triển các loại pin như vậy được thực hiện ở nhiều viện. Tại Nga, NUST MISIS, MIPT và NPO Luch đã công bố công việc chung của họ theo hướng này. Trước đó, một dự án tương tự đã được khởi động bởi Đại học Bách khoa Tomsk. Trong cả hai dự án, chất chính là niken-63, thu được bằng cách chiếu xạ nơtron của đồng vị niken-62 trong lò phản ứng hạt nhân với quá trình xử lý và phân tách phóng xạ trong máy ly tâm khí. Nguyên mẫu đầu tiên của pin sẽ sẵn sàng vào năm 2017.

Tuy nhiên, các bộ nguồn beta-voltaic như vậy có công suất thấp và cực kỳ đắt tiền. Trong trường hợp phát triển của Nga, chi phí ước tính của một nguồn điện thu nhỏ có thể lên tới 4,5 triệu rúp.

Nickel-63 cũng có đối thủ cạnh tranh. Ví dụ, Đại học Missouri đã thử nghiệm với stronti-90 trong một thời gian dài, và pin beta-voltaic thu nhỏ dựa trên triti có thể được tìm thấy trên thị trường. Với mức giá trong khu vực một nghìn đô la, chúng có thể cung cấp năng lượng cho các máy điều hòa nhịp tim, cảm biến khác nhau hoặc bù đắp cho quá trình tự xả của pin lithium-ion.

Các chuyên gia bình tĩnh lúc này

Bất chấp cách tiếp cận để sản xuất hàng loạt pin natri đầu tiên và hoạt động tích cực trên nguồn cung cấp năng lượng graphene, các chuyên gia trong ngành không dự đoán bất kỳ cuộc cách mạng nào trong vài năm tới.

Công ty Liteko, hoạt động dưới sự điều hành của Rusnano và sản xuất pin lithium-ion ở Nga, tin rằng không có lý do gì khiến tăng trưởng thị trường chậm lại cho đến nay. "Nhu cầu ổn định đối với pin lithium-ion chủ yếu là do năng lượng cụ thể cao của chúng (được lưu trữ trên một đơn vị khối lượng hoặc thể tích). Theo thông số này, chúng không có đối thủ cạnh tranh trong số các nguồn năng lượng hóa học có thể sạc lại được sản xuất hàng loạt vào thời điểm hiện tại". ý kiến trong công ty.

Tuy nhiên, trong trường hợp thành công về mặt thương mại của cùng một loại pin natri poadBit, thị trường có thể được định dạng lại trong vài năm tới. Trừ khi chủ sở hữu và cổ đông muốn kiếm thêm tiền từ công nghệ mới.