Dünyaya tərcümə etmək istəməyən gələcəyin texnologiyaları

2024 Müəllif: Seth Attwood | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-16 15:57

Məncə, bunlar parazitlərin adi fəndləridir. Və bütün bunlar yalnız mənfəət (mənfəət) üçün edilir!

İndiki sivilizasiya üçün bütün bunlar Teslanın dövründə baş verib. Lakin parazitlər o zaman aydın başa düşdülər ki, insanların pulsuz enerjiyə çıxışı olarsa, onların sonu olacaq.

Bütün ixtiralar parçanın altında gizləndi, indi hamısı oradadır.

Və bu, “elmin” hazırkı inkişafı özünü real çıxılmaz vəziyyətə salmayan ana qədər davam edəcək. Və ya parazitlər təslim olub öldürdükləri bütün elm adamlarının ixtiraları ilə bir sinə açacaqlar (bu, çətin ki).

Yaxud parazitlər hamını daş dövrünə qaytarmaq və hər şeyi yenidən başlamaq üçün planet miqyasında bir fəlakət təşkil etməyə yenidən cəhd edəcəklər - onlar üçün bu ideal seçimdir.

Nə ilə “yeməyə” gedirik?

Bu paradoksdur, lakin elektronikanın son 30 ildə keçdiyi böyük yola baxmayaraq, bütün mobil qurğular hələ də litium-ion batareyaları ilə təchiz olunub və onlar hələ 1991-ci ildə, adi CD pleyerin mühəndisliyin zirvəsi olduğu vaxtlarda bazara daxil olub. portativ texnologiyada fikir.

Elektronika və gadgetlarda yeni nümunələrin bir çox faydalı xüsusiyyətləri bu cihazların mobil batareyadan enerji təchizatının az vaxtı ilə düzəldilir. Elmi sabun və ixtiraçılar çoxdan irəli addım atardılar, lakin onlar akkumulyatorun “lövbəri” tərəfindən saxlanılır.

Gələcəkdə elektronika dünyasını hansı texnologiyaların dəyişdirə biləcəyinə nəzər salaq.

Birincisi, bir az tarix

Çox vaxt litium-ion (Li-ion) batareyaları mobil cihazlarda (noutbuklar, mobil telefonlar, PDA-lar və s.) istifadə olunur. Bu, onların əvvəllər geniş istifadə olunan nikel-metal hidrid (Ni-MH) və nikel-kadmium (Ni-Cd) batareyaları ilə müqayisədə üstünlükləri ilə bağlıdır.

Li-ion batareyaları daha yaxşı parametrlərə malikdir. Bununla belə, nəzərə almaq lazımdır ki, Ni-Cd batareyalarının bir mühüm üstünlüyü var: yüksək axıdma cərəyanlarını təmin etmək imkanı. Noutbukları və ya cib telefonlarını işə salarkən bu xüsusiyyət kritik əhəmiyyət kəsb etmir (burada Li-ionun payı 80% -ə çatır və onların payı getdikcə artır), lakin yüksək cərəyanları istehlak edən bir neçə cihaz var, məsələn, hər cür elektrik alətlərinin, elektrik təraş maşınlarının və s. P. İndiyə qədər bu qurğular demək olar ki, yalnız Ni-Cd batareyalarının sahəsi olmuşdur. Bununla belə, hazırda, xüsusilə RoHS direktivinə uyğun olaraq kadmiumdan istifadənin məhdudlaşdırılması ilə əlaqədar olaraq, yüksək boşalma cərəyanına malik kadmiumsuz akkumulyatorların yaradılması üzrə tədqiqatlar intensivləşmişdir.

Litium anodlu ilkin hüceyrələr ("batareyalar") 20-ci əsrin 70-ci illərinin əvvəllərində ortaya çıxdı və yüksək xüsusi enerji və digər üstünlüklərə görə tez bir zamanda tətbiq tapdı. Beləliklə, ən aktiv azaldıcı maddə olan qələvi metal ilə kimyəvi cərəyan mənbəyi yaratmaq arzusu həyata keçirildi və bu, həm batareyanın işləmə gərginliyini, həm də onun xüsusi enerjisini kəskin şəkildə artırmağa imkan verdi. Litium anodlu ilkin hüceyrələrin inkişafı nisbətən sürətli uğur qazandısa və bu cür hüceyrələr portativ avadanlıq üçün enerji təchizatı kimi öz yerini tutdusa, litium batareyalarının yaradılması 20 ildən çox vaxt aparan fundamental çətinliklərlə üzləşdi.

1980-ci illərdə çoxlu sınaqlardan sonra məlum oldu ki, litium batareyaları problemi litium elektrodların ətrafında bükülür. Daha doğrusu, litiumun fəaliyyəti ətrafında: əməliyyat zamanı baş verən proseslər, sonda, "alov emissiyası ilə ventilyasiya" adlanan şiddətli reaksiyaya səbəb oldu. 1991-ci ildə cib telefonları üçün enerji mənbəyi kimi ilk dəfə istifadə edilən çoxlu sayda litium təkrar doldurulan batareyalar istehsal müəssisələrinə geri çağırıldı. Səbəb isə söhbət zamanı cari sərfiyyatın maksimum olduğu zaman batareyadan alov ayrılaraq mobil telefon istifadəçisinin üzünü yandırmasıdır.

Metal lityuma xas olan qeyri-sabitliyə görə, xüsusən də doldurma zamanı tədqiqatlar Li-dən istifadə etmədən, lakin onun ionlarından istifadə edərək batareya yaratmaq sahəsinə keçdi. Litium-ion batareyalar litium batareyalara nisbətən daha az enerji sıxlığı təmin etsə də, Li-ion batareyaları düzgün doldurma və boşaltma şəraiti ilə təmin edildikdə təhlükəsizdir. Bununla belə, onlar partlayışlara qarşı immun deyil.

Bu istiqamətdə də hər şey inkişaf etməyə və yerində dayanmamağa çalışarkən. Məsələn, Nanyang Texnoloji Universitetinin (Sinqapur) alimləri inkişaf etmişdir rekord göstəricilərə malik yeni litium-ion batareya növü … Birincisi, o, 2 dəqiqə ərzində maksimum tutumunun 70%-ə qədər doldurulur. İkincisi, akkumulyator 20 ildən artıqdır ki, demək olar ki, zədələnmədən işləyir.

Bundan sonra nə gözləyə bilərik?

natrium

Bir çox tədqiqatçının fikrincə, bu qələvi metal bahalı və nadir litium əvəz etməlidir, üstəlik, kimyəvi cəhətdən aktiv və yanğın təhlükəlidir. Natrium batareyalarının iş prinsipi litiumla oxşardır - onlar yükü ötürmək üçün metal ionlarından istifadə edirlər.

Uzun illərdir ki, müxtəlif laboratoriya və institutların alimləri natrium texnologiyasının yavaş doldurulması və aşağı cərəyan kimi çatışmazlıqları ilə mübarizə aparırlar. Onlardan bəziləri problemi həll edə bilib. Məsələn, poadBit batareyalarının istehsaldan əvvəlki nümunələri beş dəqiqə ərzində doldurulur və bir yarım-iki dəfə tutumuna malikdir. Avropada İnnovasiya Radarı Mükafatı, Eureka Innovest Mükafatı və bir sıra digər mükafatlar aldıqdan sonra şirkət sertifikatlaşdırma, fabrik tikintisi və patentlərin alınmasına keçdi.

Qrafen

Qrafen bir atom qalınlığında karbon atomlarından ibarət düz kristal qəfəsdir. Yığcam həcmdə böyük səth sahəsi sayəsində yük saxlamağa qadir olan qrafen kompakt superkapasitorlar yaratmaq üçün ideal həlldir.

Artıq 10.000 Farada qədər tutumlu eksperimental modellər var! Belə bir superkondensator Sunvault Energy tərəfindən Edison Power ilə birlikdə yaradılmışdır. Tərtibatçılar iddia edirlər ki, gələcəkdə onlar enerjisi bütün evi elektrik enerjisi ilə təmin etmək üçün kifayət edəcək bir model təqdim edəcəklər.

Belə superkapasitorların bir çox üstünlükləri var: demək olar ki, ani şarj imkanı, ətraf mühitə uyğunluq, təhlükəsizlik, yığcamlıq, həmçinin aşağı qiymət. 3D printerdə çapa bənzəyən qrafen istehsalı üçün yeni texnologiya sayəsində Sunvault litium-ion texnologiyalarından demək olar ki, on dəfə az batareyaların qiymətini vəd edir. Bununla belə, sənaye istehsalı hələ çox uzaqdadır.

Sanvaultun da rəqibləri var. Avstraliyanın Svinbern Universitetinin bir qrup alimi, həmçinin tutumuna görə litium-ion batareyaları ilə müqayisə oluna bilən qrafen superkapasitorunu təqdim edib. Onu bir neçə saniyəyə doldurmaq olar. Bundan əlavə, çevikdir, bu da onu müxtəlif forma faktorlu cihazlarda və hətta ağıllı paltarlarda istifadə etməyə imkan verəcəkdir.

Atom batareyaları

Nüvə batareyaları hələ də çox bahadır. Bir neçə il əvvəl var idi Budur nüvə batareyası haqqında məlumat. Yaxın gələcəkdə onlar tanış olan litium-ion batareyaları ilə rəqabət apara bilməyəcəklər, lakin biz onları qeyd etməyə də bilmərik, çünki 50 ildir davamlı olaraq enerji istehsal edən mənbələr təkrar doldurulan batareyalardan qat-qat maraqlıdır.

Onların iş prinsipi müəyyən mənada günəş batareyalarının işinə bənzəyir, yalnız günəş əvəzinə onlarda enerji mənbəyi beta radiasiyaya malik izotoplardır, daha sonra yarımkeçirici elementlər tərəfindən udulur.

Qamma radiasiyadan fərqli olaraq, beta radiasiya praktiki olaraq zərərsizdir. Bu yüklü hissəciklərin axınıdır və xüsusi materialların nazik təbəqələri ilə asanlıqla qorunur. Həm də hava ilə aktiv şəkildə udulur.

Bu gün belə akkumulyatorların inkişafı bir çox institutlarda həyata keçirilir. Rusiyada NUST MISIS, MIPT və NPO Luch bu istiqamətdə birgə iş apardıqlarını açıqladılar. Bundan əvvəl analoji layihəyə Tomsk Politexnik Universiteti də başlamışdı. Hər iki layihədə əsas maddə nikel-62 izotopunun nüvə reaktorunda sonrakı radiokimyəvi emal və qaz sentrifuqalarında ayrılması ilə neytron şüalanması ilə əldə edilən nikel-63-dür. Akkumulyatorun ilk prototipi 2017-ci ildə hazır olmalıdır.

Bununla belə, belə beta-voltaik enerji təchizatı aşağı gücə malikdir və olduqca bahalıdır. Rusiyanın inkişafı vəziyyətində, miniatür enerji mənbəyinin təxmin edilən dəyəri 4,5 milyon rubla qədər ola bilər.

Nikel-63-ün də rəqibləri var. Məsələn, Missuri Universiteti uzun müddətdir ki, stronsium-90 ilə təcrübə aparır və tritiuma əsaslanan miniatür beta-voltaik batareyaları ticari olaraq tapmaq olar. Min dollarlıq bir qiymətə onlar müxtəlif kardiostimulyatorları, sensorları gücləndirə və ya litium-ion batareyalarının öz-özünə boşalmasını kompensasiya edə bilirlər.

Ekspertlər hələlik sakitdirlər

İlk natrium batareyalarının kütləvi istehsalına yanaşmaya və qrafen enerji təchizatı üzərində aktiv işlərə baxmayaraq, sənaye mütəxəssisləri yaxın bir neçə il üçün heç bir inqilab proqnozlaşdırmırlar.

Rusnano-nun qanadı altında fəaliyyət göstərən və Rusiyada litium-ion batareyaları istehsal edən Liteko şirkəti hesab edir ki, hələlik bazar artımının ləngiməsi üçün heç bir səbəb yoxdur. "Litium-ion akkumulyatorlara davamlı tələbat ilk növbədə onların yüksək xüsusi enerjisi (kütlə və ya həcm vahidi üçün yığılan) ilə bağlıdır. Bu parametrə görə, onların hazırda seriyalı şəkildə istehsal olunan təkrar doldurulan kimyəvi enerji mənbələri arasında rəqibləri yoxdur". şirkətdə şərhlər.

Bununla belə, eyni natrium poadBit batareyalarının kommersiya uğuru halında, bazar bir neçə il ərzində yenidən formatlaşdırıla bilər. Sahiblər və səhmdarlar yeni texnologiyadan əlavə pul qazanmaq istəmədikcə.