10 công nghệ pin tốt nhất để sạc và lưu trữ năng lượng trong tương lai

Tất cả các thiết bị kỹ thuật số, như máy nghe nhạc, điện thoại thông minh, máy ghi âm và các thiết bị đeo khác, cũng như ô tô điện, ngày càng trở nên tinh vi trong khả năng của chúng. Hạn chế được áp đặt chủ yếu bởi lượng năng lượng hữu hạn được lưu trữ trong pin.

Chẳng hạn, một chiếc điện thoại thông minh hoạt động sau lần sạc tiếp theo trong tối đa 2 ngày. Bây giờ nếu pin cải thiện, làm cho họ mạnh mẽ hơn, sau đó làm việc với một khoản phí có thể được kéo dài nhiều lần.

Tuy nhiên, điện thoại thông minh, không may, đang phát triển trong 10 năm qua nhanh hơn nhiều so với cải tiến công nghệ pin. Nhưng vẫn có hy vọng để cải thiện, vì khoa học không đứng yên, và trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã bắt đầu đưa ra những giải pháp mới rất thú vị. Chúng có thể được gọi là công nghệ pin của tương lai. Hãy chú ý đến một số trong số họ.

1. Sạc xe điện trong 5 phút và điện thoại trong 30 giây

Năm 2022, công ty StoreDot của Israel có kế hoạch bắt đầu sản xuất pin cho ô tô điện và thiết bị dựa trên công nghệ mang tính cách mạng của pin lithium. Công nghệ sẽ cho phép xe điện khôi phục phạm vi 500 km chỉ trong 5 phút!

Họ muốn thay thế than chì, thường được sử dụng trong pin lithium, bằng hỗn hợp kim loại đặc biệt, bao gồm silicon và một số vật liệu được cấp bằng sáng chế, mới chỉ được tổng hợp gần đây trong phòng thí nghiệm của công ty. Quá trình tạo thành hỗn hợp ít độc hơn và lượng coban trong pin sẽ giảm đi một nửa. Nhân tiện, pin cũng sẽ an toàn hơn.

Ngay cả tên của công ty StoreDot cũng chứa một gợi ý về các phân tử peptide sinh học nhỏ được gọi là nanodots, làm tăng mật độ lưu trữ điện tích và cung cấp pin dựa trên công nghệ mới với khả năng hấp thụ nhanh và lưu trữ năng lượng.

Trong khi đó, các nhà khoa học vẫn chưa khắc phục được một số khó khăn kỹ thuật liên quan đến nhu cầu phải vượt qua một dòng điện rất lớn trong quá trình sạc. Đối với điều này, một hệ thống làm mát tiên tiến hơn cho cáp và đầu nối cả trong hệ thống xe hơi và trực tiếp tại trạm sạc là cần thiết.

Nhà vật lý Viktor Krivchenko về các loại pin đầy triển vọng, những vấn đề cơ bản trong việc sản xuất các nguồn dòng lithium-lưu huỳnh và những lợi thế của pin sau lithium

2. Cách sạc điện thoại khỏi tiếng ồn xung quanh

Các nhà khoa học Anh đã phát triển một chiếc điện thoại có thể nhận được điện tích đơn giản từ tiếng ồn liên tục đứng xung quanh. Công nghệ dựa trên hiệu ứng áp điện. Bản thân các máy phát điện nano áp điện theo một nghĩa nào đó đã gây ra nhiều tiếng ồn trong một thời gian dài.

Và bây giờ các máy phát điện chuyên dụng loại này đã được tạo ra, hoạt động dựa trên tiếng ồn nền và tạo ra dòng điện từ nó để sạc pin nhỏ. Trên thực tế, điện thoại đang sạc từ tiếng ồn, lúc nào cũng đơn giản là do thần kinh của mọi người, và bây giờ nó có thể mang lại lợi ích hữu hình.

Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một hỗn hợp đặc biệt trong đó oxit kẽm được thêm vào, và chỉ cần phủ bề mặt của vật dụng bằng hỗn hợp này. Do đó, một bề mặt được bao phủ hoàn toàn bởi các thanh nano áp điện hóa ra là bề mặt của bộ máy tạo ra năng lượng. Những nanorod này rất nhạy cảm với sóng âm và uốn cong từ áp suất âm thậm chí rất yếu.

Máy phát điện nano biến đổi các dao động này thành một dòng điện, năng lượng đủ để sạc pin.Ngoài việc chuyển đổi sóng âm thanh của tiếng ồn, máy phát điện nano còn hoạt động từ giọng nói phát ra trong cuộc trò chuyện, do đó, chỉ bằng cách nói chuyện trên điện thoại, người dùng đã khôi phục được một phần sạc pin.

3. Tăng dung lượng pin với silicon nguyên chất được chiết xuất từ ​​cát

Tại Đại học Riverside, một nhóm các nhà nghiên cứu, để tìm kiếm một phương pháp thay thế cho pin lithium-ion, đã quyết định thay thế than chì truyền thống bằng cát thông thường. Ban đầu, các nhà khoa học lưu ý vấn đề về sự xuống cấp nhanh chóng của silicon được nano hóa, điều này cũng rất khó thu được với số lượng công nghiệp. Sau đó, các nhà khoa học quyết định thử sử dụng cát có sẵn thông thường.

Cát rất dễ làm sạch, và dễ dàng sử dụng ở dạng bột. Cát tinh khiết được làm ướt bằng muối và magiê, sau đó được làm nóng để loại bỏ oxy. Vì vậy, chúng tôi có silicon nguyên chất của một cấu trúc xốp, cho phép chúng tôi tăng gấp ba lần công suất của nguyên tố, cũng như tăng hiệu quả sử dụng của nó và tăng tuổi thọ của dịch vụ! Sản xuất là không tốn kém và thân thiện với môi trường.

Pin cho bông, hạt cà phê và bom:Pin carbon thay thế lithium

4. Sạc điện thoại thông minh của bạn khi đang di chuyển

Ngay cả những bộ quần áo bình thường nhất cũng có thể được sử dụng như một máy phát điện, đã sửa đổi một chút, theo các nhà nghiên cứu tại Đại học Surrey ở Công viên Manor (Anh). Họ đề xuất việc sử dụng cái gọi là máy phát điện nano ba điện có khả năng chuyển đổi năng lượng của chuyển động bề mặt của quần áo thành một điện tích. Điện được tạo ra theo cách này có thể được tích lũy, sau đó được chuyển sang pin lithium thông thường hoặc được cung cấp trực tiếp bởi một thiết bị cầm tay (máy nghe nhạc, điện thoại, v.v.).

Về cơ bản, công nghệ của máy phát điện nano điện áp không có giới hạn thực tế, nó có thể được thực hiện ngay cả trong các bức tường của ngôi nhà, trong các tấm lát, trong thân cây và cành cây, trong lốp xe ô tô, vv - bất cứ nơi nào có rung động hoặc ma sát. Một hệ thống như vậy sẽ cho phép sử dụng năng lượng từ chuyển động của bất cứ thứ gì - để sạc pin cho đèn ngủ, thiết bị, đèn chiếu sáng và những thứ tương tự. Thêm về điều này:Máy phát điện nano để sạc các thiết bị cầm tay

5. Truyền năng lượng cho pin dưới dạng siêu âm

Ý tưởng chuyển năng lượng điện tử qua không khí không phải là mới. Nhưng tại sao không thử sử dụng siêu âm cho mục đích này? Nhà sinh vật học Meredith Perry đề xuất tích hợp máy phát siêu âm vào các yếu tố bên trong. Siêu âm của một phạm vi nhất định không thể nghe được đối với người và động vật, vì vậy sóng âm thanh có thể được gửi trực tiếp khá an toàn đến thiết bị, do đó cung cấp sạc không dây.

Một tấm dày 5,5 mm đóng vai trò là một máy phát trong một hệ thống như vậy, nó chỉ được bật tự động khi một thiết bị có thể sạc lại nằm trong khu vực hoạt động của nó. Một sóng năng lượng siêu âm được định hướng dưới dạng chùm tia hội tụ và được thu bởi một máy thu phẳng gắn trên thiết bị có thể sạc lại. Không giống như Wi-Fi, hệ thống uBeam trên siêu âm không thể vượt qua các bức tường, nhưng năng lượng được gửi rất tập trung.

Pin vô tận

Vấn đề của pin thuộc bất kỳ loại nào là số vòng đời giới hạn, nghĩa là chúng có thể được sạc và xả không phải là vô số lần. Sẽ thật tuyệt khi tạo ra một loại pin không bao giờ có thể thay thế bằng pin mới, mà chỉ cần sạc lại khi cần thiết và thực hiện việc này bao nhiêu lần tùy thích. Tại Đại học California, Irwin đã tạo ra một loại pin lý tưởng như vậy!

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một loại pin dựa trên các dây nano vàng có thể chịu được tới 200.000 chu kỳ phóng điện mà không làm giảm công suất.Dây mỏng hơn hàng ngàn lần so với tóc giúp tạo ra các diện tích bề mặt lớn với độ dẫn đủ cao. Nanowires được phủ một lớp vỏ đặc biệt làm từ chất điện phân helium và mangan dioxide, giúp nó có thể có được khả năng chống thoái hóa cuối cùng. Quyết định này được coi là một trong những hứa hẹn nhất hiện nay.

7. Graphene mở ra những chân trời mới

Grabat đã tạo ra pin dựa trên một dạng carbon đặc biệt - graphene. Ngày nay, nó là pin graphene là tốt nhất có sẵn trên thị trường. Họ cho phép, ví dụ, lái một chiếc xe điện 750 km trong một lần sạc.

Về cơ bản, pin như vậy có thể sạc trong vài phút và sạc mạnh gấp 30 lần so với người tiền nhiệm lithium-ion. Đã có, pin như vậy được lắp đặt trong máy bay không người lái, ngoài ra, chúng đang trở nên phổ biến trong xe điện và làm ổ đĩa cho các nhà máy điện gia đình.

8. Pin bọt hứa hẹn sẽ rẻ

Các kỹ sư của Prieto dựa vào pin trạng thái rắn được tạo ra bằng cách in và dựa trên bọt đồng với một bộ tách điện phân. Do đó, công ty có kế hoạch tạo ra loại pin an toàn nhất, rẻ nhất, sạc nhanh và lâu dài, mật độ sạc sẽ cao gấp 5 lần so với pin lithium hiện đại.

9. Natri - đối thủ cạnh tranh với lithium

Natri là một trong những nguyên tố hóa học dễ tiếp cận nhất trên hành tinh. Đó là từ natri mà một nhóm các nhà khoa học từ Nhật Bản có kế hoạch sản xuất một loại pin mới. Không có lithium hiếm ở đây, và công suất hứa hẹn sẽ cao hơn 7 lần so với nó!

Từ những năm 80 của thế kỷ 19, natri đã được nghiên cứu tích cực làm cơ sở cho các nguồn năng lượng, và bây giờ, bằng cách sử dụng muối và các công nghệ hiện đại, về mặt kỹ thuật đã có thể tạo ra một pin natri-ion đủ rẻ. Tuy nhiên, dự kiến ​​một vài năm nữa sẽ trôi qua trước khi bắt đầu triển khai thực tế rộng rãi.

10. Hydrogen để sạc các thiết bị

Gần đây, bộ sạc thông minh hoàn toàn bất thường cho thiết bị di động chạy bằng nhiên liệu hydro đã xuất hiện trên thị trường. Sản phẩm này được gọi là Upp. Hydrogen an toàn cho môi trường và chỉ tạo ra hơi nước trong quá trình sạc. Một tế bào hydro là đủ cho 5 lần sạc đầy của một điện thoại thông minh trung bình. Hiện tại, thiết bị này không có nhu cầu đặc biệt do chi phí cao, nhưng ý tưởng này có vẻ rất thú vị và hứa hẹn.

Tấm năng lượng mặt trời hiệu quả

5 tấm pin mặt trời khác thường của tương lai

5 thiết kế khác thường của máy phát điện gió

Sử dụng năng lượng của trọng lực - làm sao có thể