Framtidens teknologier som inte vill översättas till världen

2024 Författare: Seth Attwood | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-16 16:17

Ur min synvinkel är dessa parasiters vanliga knep. Och allt detta görs bara för vinstens skull (vinst)!

För den nuvarande civilisationen hände allt detta under Teslas tid. Men parasiterna förstod då tydligt att om människor har tillgång till gratis energi kommer de att ta slut.

Alla uppfinningar gömdes under tyget, där de alla är nu.

Och detta kommer att fortsätta till det ögonblick då den nuvarande utvecklingen av "vetenskap" inte begraver sig i en verklig återvändsgränd. Och antingen kommer parasiterna att kapitulera och öppna en kista med uppfinningarna från alla vetenskapsmän de har dödat (vilket är osannolikt.)

Eller så kommer parasiterna igen att försöka arrangera en katastrof på planetarisk skala för att driva alla tillbaka in i stenåldern och börja om från början - för dem är detta det perfekta alternativet.

Vad ska vi "äta" med?

Det är en paradox, men trots den enorma väg som elektroniken har gjort under de senaste 30 åren är alla mobila enheter fortfarande utrustade med litiumjonbatterier, som kom in på marknaden redan 1991, då den vanliga CD-spelaren var höjdpunkten av ingenjörskonst. tänkt i bärbar teknik.

Många användbara egenskaper hos nya prover inom elektronik och prylar utjämnas av den knappa tiden för strömförsörjning av dessa enheter från ett mobilt batteri. Vetenskaplig tvål och uppfinnare skulle ha klivit fram för länge sedan, men de hålls av batteriets "ankare".

Låt oss ta en titt på vilka teknologier som kan förändra elektronikens värld i framtiden.

Först lite historia

Oftast används litiumjonbatterier (Li-ion) i mobila enheter (bärbara datorer, mobiltelefoner, handdatorer och andra). Detta beror på deras fördelar jämfört med de tidigare allmänt använda nickel-metallhydrid- (Ni-MH) och nickel-kadmium (Ni-Cd) batterierna.

Li-ion-batterier har mycket bättre parametrar. Man bör dock komma ihåg att Ni-Cd-batterier har en viktig fördel: förmågan att ge höga urladdningsströmmar. Denna egenskap är inte kritiskt viktig när man driver bärbara datorer eller mobiltelefoner (där andelen Li-ion når 80 % och deras andel blir mer och mer), men det finns en hel del enheter som förbrukar höga strömmar, till exempel alla typer av elverktyg, elektriska rakapparater, etc. P. Fram till nu har dessa enheter nästan uteslutande varit Ni-Cd-batteriers domän. Men för närvarande, särskilt i samband med begränsningen av användningen av kadmium i enlighet med RoHS-direktivet, har forskningen om att skapa kadmiumfria batterier med hög urladdningsström intensifierats.

Primära celler ("batterier") med en litiumanod dök upp i början av 70-talet av 1900-talet och hittade snabbt tillämpning på grund av deras höga specifika energi och andra fördelar. Således realiserades den långvariga önskan att skapa en kemisk strömkälla med det mest aktiva reduktionsmedlet, en alkalimetall, vilket gjorde det möjligt att dramatiskt öka både batteriets driftsspänning och dess specifika energi. Om utvecklingen av primärceller med litiumanod kröntes med relativt snabb framgång och sådana celler fast tog sin plats som strömförsörjning för bärbar utrustning, stötte skapandet av litiumbatterier in i grundläggande svårigheter, som tog mer än 20 år att övervinna.

Efter en hel del tester under hela 1980-talet visade det sig att problemet med litiumbatterier vrids runt litiumelektroderna. Mer exakt, kring aktiviteten av litium: de processer som ägde rum under drift ledde till slut till en våldsam reaktion, kallad "ventilation med utsläpp av en låga". 1991 återkallades ett stort antal uppladdningsbara litiumbatterier till fabrikerna, som för första gången användes som strömkälla för mobiltelefoner. Anledningen är att under ett samtal, när den aktuella förbrukningen är maximal, avgavs en låga från batteriet som brände ansiktet på mobiltelefonanvändaren.

På grund av den instabilitet som är inneboende i metalliskt litium, särskilt under laddning, har forskningen flyttat till området för att skapa ett batteri utan att använda Li, utan att använda dess joner. Även om litiumjonbatterier ger marginellt lägre energitäthet än litiumbatterier, är litiumjonbatterier säkra när de förses med rätt laddnings- och urladdningsförhållanden. Men de inte immun mot explosioner.

Även åt det här hållet, samtidigt som allt försöker utvecklas och inte stå still. Till exempel har forskare från Nanyang Technological University (Singapore) utvecklat en ny typ av litiumjonbatteri med rekordprestanda … Först laddas den på 2 minuter till 70 % av sin maximala kapacitet. För det andra har batteriet fungerat nästan utan nedbrytning i mer än 20 år.

Vad kan vi förvänta oss härnäst?

Natrium

Enligt många forskare är det denna alkalimetall som ska ersätta det dyra och sällsynta litiumet, som dessutom är kemiskt aktivt och brandfarligt. Funktionsprincipen för natriumbatterier liknar litium - de använder metalljoner för att överföra laddning.

I många år har forskare från olika laboratorier och institut kämpat med nackdelarna med natriumteknik, som långsam laddning och låga strömmar. Några av dem lyckades lösa problemet. Till exempel laddas förproduktionsprover av poadBit-batterier på fem minuter och har en och en halv till två gånger så stor kapacitet. Efter att ha mottagit flera utmärkelser i Europa, såsom Innovation Radar Prize, Eureka Innovest Award och flera andra, gick företaget vidare till certifiering, fabriksbyggande och patent.

Grafen

Grafen är ett platt kristallgitter av kolatomer en atom tjockt. Tack vare sin enorma yta i en kompakt volym, som kan lagra laddning, är grafen en idealisk lösning för att skapa kompakta superkondensatorer.

Det finns redan experimentella modeller med en kapacitet på upp till 10 000 Farads! En sådan superkondensator skapades av Sunvault Energy i samarbete med Edison Power. Utvecklarna hävdar att de i framtiden kommer att presentera en modell, vars energi kommer att räcka för att driva ett helt hus.

Sådana superkondensatorer har många fördelar: möjligheten till en nästan omedelbar laddning, miljövänlighet, säkerhet, kompakthet och även låg kostnad. Tack vare den nya tekniken för att producera grafen, som liknar utskrift på en 3D-skrivare, lovar Sunvault kostnaden för batterier nästan tio gånger lägre än för litiumjonteknik. Industriell produktion är dock fortfarande långt kvar.

Sanvault har också konkurrenter. En grupp forskare från University of Swinburn, Australien, presenterade också en grafen-superkondensator, som är jämförbar i kapacitet med litiumjonbatterier. Den kan laddas på några sekunder. Dessutom är den flexibel, vilket gör att den kan användas i enheter av olika formfaktorer och till och med i smarta kläder.

Atombatterier

Kärnkraftsbatterier är fortfarande mycket dyra. För ett par år sedan fanns det Här är informationen om kärnbatteriet. Inom en snar framtid kommer de inte att kunna konkurrera med de välbekanta litiumjonbatterierna, men vi kan inte låta bli att nämna dem, eftersom källor som kontinuerligt genererat energi i 50 år är mycket mer intressanta än laddningsbara batterier.

Deras funktionsprincip på ett sätt liknar driften av solceller, bara i stället för solen är energikällan i dem isotoper med betastrålning, som sedan absorberas av halvledarelement.

Till skillnad från gammastrålning är betastrålning praktiskt taget ofarlig. Det är en ström av laddade partiklar och skyddas lätt av tunna lager av specialmaterial. Det absorberas också aktivt av luften.

Idag utförs utvecklingen av sådana batterier i många institut. I Ryssland tillkännagav NUST MISIS, MIPT och NPO Luch sitt gemensamma arbete i denna riktning. Tidigare lanserades ett liknande projekt av Tomsk Polytechnic University. I båda projekten är huvudämnet nickel-63, erhållet genom neutronbestrålning av nickel-62-isotopen i en kärnreaktor med ytterligare radiokemisk bearbetning och separation i gascentrifuger. Den första prototypen av batteriet ska vara klar 2017.

Sådana beta-voltaiska strömförsörjningar har dock låg effekt och extremt dyra. När det gäller en rysk utveckling kan den beräknade kostnaden för en miniatyrkraftkälla vara upp till 4,5 miljoner rubel.

Nickel-63 har också konkurrenter. Till exempel har University of Missouri experimenterat med strontium-90 under lång tid, och beta-voltaiska miniatyrbatterier baserade på tritium kan hittas kommersiellt. Till ett pris i storleksordningen tusen dollar kan de driva olika pacemakers, sensorer eller kompensera för självurladdningen av litiumjonbatterier.

Experter är lugna för tillfället

Trots tillvägagångssättet för massproduktion av de första natriumbatterierna och aktivt arbete med grafenströmförsörjning, förutspår branschexperter inga revolutioner under de närmaste åren.

Företaget Liteko, som verkar under Rusnanos vingar och tillverkar litiumjonbatterier i Ryssland, anser att det inte finns några skäl för en avmattning i marknadstillväxten än så länge. "Den stadiga efterfrågan på litiumjonbatterier beror i första hand på deras höga specifika energi (lagrad per enhet av massa eller volym). Enligt denna parameter har de inga konkurrenter bland de uppladdningsbara kemiska kraftkällorna som produceras i serie för tillfället." kommentarer i företaget.

Men i händelse av kommersiell framgång för samma natrium poadBit-batterier, kan marknaden formateras om inom några år. Om inte ägarna och aktieägarna vill tjäna extra pengar på den nya tekniken.