Создана "вечная" батарея, действующая по принципу песочных часов. Песочные батареи
Создана "вечная" батарея, действующая по принципу песочных часов
В конструкции батарей, основанных на принципах перетекания жидкого электролита из одного резервуара в другой (liquid flow battery), обычно используются клапана и насосы, обеспечивающие движение электролита. Этот электролит, или электролиты двух разных типов, разделенные ионной мембраной, движутся сквозь камеру с электродами, на которых и создается электрический потенциал. К недостаткам таких батарей можно отнести сложность их конструкции, но они обладают одним неоспоримым достоинством, после того, как весь электролит перетек из одной емкости в другую, для их повторного использования необходимо направить поток жидкости в обратном направлении. Используя подобный принцип, исследователи из Массачусетского технологического института создали «вечную» батарею, электролит в которой течет только под воздействием силы тяжести. А для того, чтобы «перезарядить» батарею, требуется только перевернуть ее подобно песочным часам.
В опытном образце батареи жидкий электролит заполняет только одну сторону батареи, вторая заполнена металлическим литием. Исследователи сообщили, что такой гибридный вариант является промежуточным вариантом, предназначенным для проверки работоспособности их идеи. А в самом ближайшем времени они собираются изготовить новый опытный образец, внутри которого будет находиться только жидкий электролит. Тем не менее, и у такой гибридной батареи имеется будущее, ведь такой подход позволит создавать высокоэффективные источники и устройства аккумулирования энергии, которые возьмут самые лучшие черты твердотельных батарей и батарей с жидким электролитом.
Кажущаяся простота конструкции новой батареи весьма обманчива. Для ее создания ученым пришлось глубоко вникнуть в тонкости движения потоков жидкости, найти оптимальный состав жидкого электролита и разработать конструкцию самой батареи. Но все потраченные усилия стоили результата, ведь получившийся источник электрической энергии является простым и менее дорогостоящим, нежели другие подобные решения.
Конструкция новой батареи является масштабируемой, на ее базе можно будет создавать сколь угодно большие модульные системы, которые будут выступать в качестве буфера между непостоянными источниками энергии, такими, как Солнце и ветер, и конечными потребителями. «Нам удалось построить мост между двумя совершенно различными областями, между динамикой движения жидкостей и электрохимией» — пишут исследователи, — «На оборудование для перекачки жидкостей приходится основная доля стоимости жидких батарей. И наша технология позволяет полностью от этого избавиться».
Источник:
https://dailytechinfo.org
Источник: https://salik.biz/articles/44364-sozdana-vechnaja-batareja-deistvuyuschaja-po-principu-pesochnyh-chasov.html
Мой мир
Вконтакте
Одноклассники
male.mediasalt.ru
Новые песочные литий-ионные батареи в три раза эффективнее обычных
Ученые Калифорнийского университета, Riverside's Bourns College of Engineering создали прототип литий ионной батареи, превосходящий по эффективности текущие промышленные стандарты в три раза. Ключевой используемый материал – песок.
«Это священный Грааль для индустрии – дешевый, не токсичный и экологически безопасный для окружающей среды способ производства высокоэффективных анодов для литий ионных батарей» - говорит выпускник Zachary Favors, работающий над проектом с профессорами Cengiz и Mihri Ozkan.Идея пришла родилась на пляже в Калифорнии, а в ее основе лежит то, что песок состоит в основном из кварца или диоксида кремния SiO2.
Основное направление его исследования – создание лучших литий-ионных батарей для применения в персональной электронике и электромобилях. В самой же батареи он сфокусировался на аноде – отрицательной части батарей.
Сейчас основным элементом для анодов является графит, но в связи с постоянным увеличением мощности используемой электроники возможности графита к улучшению и использованию в более мощных батареях практически иссякли.
Исследователи в настоящее время сосредоточены на использовании кремния на нано уровнях (нанометры) – тот уровень который позволит заменить графит. Основная проблема в использовании нано размерного кремния в его быстрой деградации и сложности производства большого количества материала.
Zachary Favors намеревался решить обе обозначенные проблемы. Он начал с исследования песка с США обладающего высоким содержанием кварца. Поиски привели его к водохранилищу Cedar Creek на востоке Далласа, где он вырос.
Далее уже в лаборатории Калифорнийского университета он провел измельчение песка до нано размеров с последующими несколькими этапами ретификации (очищения) для получения материала сходного по структуре и цвету с сахарной пудрой.
После этого очищенный кварц был смешан с солью и магнием и было произведено нагревание полученной смеси. В результате реакции, где соль являлась поглотителем тепла, а магний удалял кислород из кварца был получен чистый кремний.
Чистый нано-кремний формировался в виде очень пористой трехмерной губки, что в дальнейшем стало ключом к улучшению производительности батарей построенных на нано кремнии.
Повышение производительности в этом случае означает увеличение срока службы батарей построенных на этой технологии для электромобилей в 3 и более раз, а для смартфонов и других мобильных устройств увеличение срока автономной работы до 3-4 дней при полной нагрузке.
Сейчас исследовательская команда работает над получением больших объемов нано кремниевого песка для возможности перейти от разработки мелких батарей размером с монету к созданию рабочих прототипов батарей для смартфонов.
energybase.ru
Батарея-песочные часы будет работать от гравитации
Ученые из Массачусетского технологического института (США) предложили инновационный подход к созданию батареи. Работать новый аккумулятор будет по тому же принципу, что и песочные часы — производить энергию за счет земной гравитации.
Система функционирует очень просто. Есть положительный и отрицательные выводы; электроны производятся в ходе химических реакций внутри батареи и скапливаются на отрицательном выводе, так как отрицательно заряжены. Соедините провод между двумя выводами, и электроны потекут к положительному. Сам по себе процесс не будет полезен, но провод также соединяет «нагрузку» — лампу накаливания, двигатель, радиолинию, — и устройство снабжается энергией.
Жидкостно-потоковые батареи были впервые разработаны в 1970-х годах. Свое название аккумуляторы получили, так как материалы, использованные для положительных и отрицательных электродов, был жидкими и разделялись мембраной. Но такие батареи требовали сложных систем, включая емкости, насосы и клапаны. Поддерживать работоспособность таких аккумуляторов было сложно, так как существовало множество возможностей утечек жидкости и прорывов.Поэтому Йет-Мин Чан и его коллеги из Массачусетского технологического института придумали альтернативный дизайн для жидкостно-потоковых батарей — такой, который использует гравитацию как насос, значительно понижая сложность системы и ее стоимость.
Устройство больше похоже на оконное стекло, а не на песочные часы, но принцип работы тот же: глинистая жидкость, содержащая заряженные частицы, перетекает от одного конца к другому через узкий канал. Можно влиять на скорость, с которой производится энергия, просто меняя угол наклона устройства, так же как переворачивание песочных часов может замедлить или ускорить поток песчинок.
Пока разработка батареи находится на стадии экспериментального дизайна, но Чан и его команда уверены, что смогут построить рабочий прототип. Изобретение можно будет использовать на ветряных и солнечных электростанциях в качестве крупных сетевых накопителей энергии.
www.gismeteo.ru
08.07.2016
Интересно почитать
ecoteco.ru
