Technologieën van de toekomst die zich niet naar de wereld willen vertalen

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-16 16:13

Vanuit mijn oogpunt zijn dit de gebruikelijke trucs van parasieten. En dit alles wordt alleen gedaan omwille van de winst (profit)!

Voor de huidige beschaving gebeurde dit allemaal in de tijd van Tesla. Maar de parasieten begrepen toen duidelijk dat als mensen toegang hebben tot gratis energie, ze zullen eindigen.

Alle uitvindingen waren verborgen onder het doek, waar ze nu allemaal zijn.

En dit zal zo blijven tot het moment dat de huidige ontwikkeling van "wetenschap" zich niet in een echte impasse begraaft. En ofwel zullen de parasieten zich overgeven en een kist openen met de uitvindingen van alle wetenschappers die ze hebben gedood (wat onwaarschijnlijk is).

Of de parasieten zullen opnieuw proberen een catastrofe op planetaire schaal te regelen om iedereen terug naar het stenen tijdperk te drijven en helemaal opnieuw te beginnen - voor hen is dit de ideale optie.

Waar gaan we mee "eten"?

Het is een paradox, maar ondanks het enorme pad dat elektronica de afgelopen 30 jaar heeft afgelegd, zijn alle mobiele apparaten nog steeds uitgerust met lithium-ionbatterijen, die al in 1991 op de markt kwamen, toen de gebruikelijke cd-speler het toppunt van techniek was dacht in draagbare technologie.

Veel nuttige eigenschappen van nieuwe samples in elektronica en gadgets worden genivelleerd door de schaarse stroomvoorziening van deze apparaten door een mobiele batterij. Wetenschappelijke zeep en uitvinders zouden al lang naar voren zijn gestapt, maar ze worden vastgehouden door het "anker" van de batterij.

Laten we eens kijken welke technologieën de wereld van elektronica in de toekomst kunnen transformeren.

Eerst een beetje geschiedenis

Meestal worden lithium-ion (Li-ion) batterijen gebruikt in mobiele apparaten (laptops, mobiele telefoons, PDA's en andere). Dit komt door hun voordelen ten opzichte van de voorheen veelgebruikte nikkel-metaalhydride (Ni-MH) en nikkel-cadmium (Ni-Cd) batterijen.

Li-ionbatterijen hebben veel betere parameters. Houd er echter rekening mee dat Ni-Cd-batterijen één belangrijk voordeel hebben: de mogelijkheid om hoge ontlaadstromen te leveren. Deze eigenschap is niet van cruciaal belang bij het voeden van laptops of mobiele telefoons (waar het aandeel Li-ion 80% bereikt en hun aandeel steeds meer wordt), maar er zijn nogal wat apparaten die hoge stromen verbruiken, bijvoorbeeld allerlei soorten van elektrisch gereedschap, elektrische scheerapparaten, enz. P. Tot nu toe waren deze apparaten bijna uitsluitend het domein van Ni-Cd-batterijen. Op dit moment is echter, vooral in verband met de beperking van het gebruik van cadmium in overeenstemming met de RoHS-richtlijn, het onderzoek naar het maken van cadmiumvrije batterijen met een hoge ontlaadstroom geïntensiveerd.

Primaire cellen ("batterijen") met een lithiumanode verschenen in het begin van de jaren 70 van de 20e eeuw en vonden snel toepassing vanwege hun hoge specifieke energie en andere voordelen. Zo werd de al lang bestaande wens om een chemische stroombron te creëren met het meest actieve reductiemiddel, een alkalimetaal, gerealiseerd, wat het mogelijk maakte om zowel de bedrijfsspanning van de batterij als de specifieke energie ervan drastisch te verhogen. Als de ontwikkeling van primaire cellen met een lithiumanode met relatief snel succes werd bekroond en dergelijke cellen stevig hun plaats innamen als voedingen voor draagbare apparatuur, dan stuitte de creatie van lithiumbatterijen op fundamentele problemen, die meer dan 20 jaar in beslag namen.

Na veel testen in de jaren tachtig, bleek dat het probleem van lithiumbatterijen rond de lithiumelektroden is gedraaid. Om precies te zijn, rond de activiteit van lithium: de processen die tijdens de werking plaatsvonden, leidden uiteindelijk tot een gewelddadige reactie, genaamd "ventilatie met de emissie van een vlam". In 1991 werd een groot aantal oplaadbare lithiumbatterijen teruggeroepen naar de fabrieken, die voor het eerst werden gebruikt als stroombron voor mobiele telefoons. De reden is dat tijdens een gesprek, wanneer het huidige verbruik maximaal is, een vlam uit de batterij kwam en het gezicht van de gebruiker van de mobiele telefoon verbrandde.

Vanwege de instabiliteit die inherent is aan metallisch lithium, vooral tijdens het opladen, is het onderzoek verplaatst naar het maken van een batterij zonder het gebruik van Li, maar met behulp van zijn ionen. Hoewel lithium-ionbatterijen een marginaal lagere energiedichtheid bieden dan lithiumbatterijen, zijn Li-ionbatterijen veilig wanneer ze worden geleverd met de juiste laad- en ontlaadcondities. Echter, zij niet immuun voor explosies.

Ook in die richting, terwijl alles zich probeert te ontwikkelen en niet stilstaat. Wetenschappers van de Nanyang Technological University (Singapore) hebben bijvoorbeeld ontwikkeld: een nieuw type lithium-ionbatterij met recordprestaties … Ten eerste laadt hij in 2 minuten op tot 70% van zijn maximale capaciteit. Ten tweede werkt de batterij al meer dan 20 jaar bijna zonder degradatie.

Wat kunnen we hierna verwachten?

Natrium

Volgens veel onderzoekers zou dit alkalimetaal het dure en zeldzame lithium moeten vervangen, dat bovendien chemisch actief en brandgevaarlijk is. Het werkingsprincipe van natriumbatterijen is vergelijkbaar met lithium - ze gebruiken metaalionen om lading over te dragen.

Wetenschappers van verschillende laboratoria en instituten worstelen al jaren met de nadelen van natriumtechnologie, zoals langzaam opladen en lage stromen. Sommigen van hen hebben het probleem weten op te lossen. Pre-productiemonsters van poadBit-batterijen worden bijvoorbeeld in vijf minuten opgeladen en hebben anderhalf tot twee keer de capaciteit. Na het ontvangen van verschillende prijzen in Europa, zoals de Innovation Radar Prize, de Eureka Innovest Award en diverse andere, ging het bedrijf over op certificering, fabrieksbouw en het verkrijgen van patenten.

grafeen

Grafeen is een plat kristalrooster van koolstofatomen van één atoom dik. Dankzij het enorme oppervlak in een compact volume, dat lading kan opslaan, is grafeen een ideale oplossing voor het maken van compacte supercondensatoren.

Er zijn al experimentele modellen met een capaciteit tot wel 10.000 Farads! Zo'n supercondensator is gemaakt door Sunvault Energy in samenwerking met Edison Power. De ontwikkelaars beweren dat ze in de toekomst een model zullen presenteren waarvan de energie voldoende zal zijn om een heel huis van stroom te voorzien.

Dergelijke supercondensatoren hebben veel voordelen: de mogelijkheid van een bijna onmiddellijke lading, milieuvriendelijkheid, veiligheid, compactheid en ook lage kosten. Dankzij de nieuwe technologie voor het produceren van grafeen, vergelijkbaar met printen op een 3D-printer, belooft Sunvault de kosten van batterijen bijna tien keer minder dan die van lithium-iontechnologieën. De industriële productie is echter nog ver weg.

Sanvault heeft ook concurrenten. Een groep wetenschappers van de Universiteit van Swinburn, Australië, heeft ook een grafeen-supercondensator onthuld, die qua capaciteit vergelijkbaar is met lithium-ionbatterijen. Het kan in een paar seconden worden opgeladen. Bovendien is het flexibel, waardoor het kan worden gebruikt in apparaten met verschillende vormfactoren en zelfs in slimme kleding.

Atoombatterijen

Kernbatterijen zijn nog steeds erg duur. Een paar jaar geleden was er Hier is de informatie over de kernbatterij. In de nabije toekomst zullen ze niet kunnen wedijveren met de bekende lithium-ion-batterijen, maar we kunnen ze niet missen, want bronnen die al 50 jaar onafgebroken energie opwekken, zijn veel interessanter dan oplaadbare batterijen.

Hun werkingsprincipe is in zekere zin vergelijkbaar met de werking van zonnecellen, alleen in plaats van de zon is de energiebron daarin isotopen met bètastraling, die vervolgens wordt geabsorbeerd door halfgeleiderelementen.

In tegenstelling tot gammastraling is bètastraling praktisch ongevaarlijk. Het is een stroom geladen deeltjes en wordt gemakkelijk afgeschermd door dunne lagen speciale materialen. Het wordt ook actief door de lucht opgenomen.

Tegenwoordig wordt de ontwikkeling van dergelijke batterijen in veel instituten uitgevoerd. In Rusland kondigden NUST MISIS, MIPT en NPO Luch hun gezamenlijke werk in deze richting aan. Eerder werd een soortgelijk project gelanceerd door de Tomsk Polytechnic University. In beide projecten is de hoofdstof nikkel-63, verkregen door neutronenbestraling van de nikkel-62 isotoop in een kernreactor met verdere radiochemische verwerking en scheiding in gascentrifuges. Het eerste prototype van de batterij moet in 2017 klaar zijn.

Dergelijke bèta-voltaïsche voedingen zijn echter energiezuinig en extreem duur. In het geval van een Russische ontwikkeling kunnen de geschatte kosten van een miniatuurstroombron oplopen tot 4,5 miljoen roebel.

Nikkel-63 heeft ook concurrenten. De Universiteit van Missouri experimenteert bijvoorbeeld al heel lang met strontium-90 en er zijn in de handel miniatuur bèta-voltaïsche batterijen op basis van tritium te vinden. Tegen een prijs in de buurt van duizend dollar kunnen ze verschillende pacemakers, sensoren van stroom voorzien of de zelfontlading van lithium-ionbatterijen compenseren.

Experts zijn voorlopig rustig

Ondanks de benadering van massaproductie van de eerste natriumbatterijen en actief werk aan grafeenvoedingen, voorspellen industrie-experts geen revoluties voor de komende jaren.

Het bedrijf Liteko, dat onder de vleugels van Rusnano opereert en lithium-ionbatterijen produceert in Rusland, is van mening dat er tot nu toe geen redenen zijn voor een vertraging van de marktgroei. "De constante vraag naar lithium-ionbatterijen is voornamelijk te danken aan hun hoge specifieke energie (opgeslagen per eenheid van massa of volume). Volgens deze parameter hebben ze momenteel geen concurrenten onder de oplaadbare chemische stroombronnen die in serie worden geproduceerd." opmerkingen in het bedrijf.

In het geval van commercieel succes van dezelfde natrium PoadBit-batterijen, kan de markt echter binnen enkele jaren opnieuw worden geformatteerd. Tenzij de eigenaren en aandeelhouders extra geld willen verdienen aan de nieuwe technologie.