Teknologi masa depan yang tidak ingin diterjemahkan ke dunia

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-16 16:08

Dari sudut pandang saya, ini adalah trik parasit yang biasa. Dan semua ini dilakukan hanya demi keuntungan (profit)!

Untuk peradaban saat ini, semua ini terjadi pada masa Tesla. Tetapi parasit kemudian dengan jelas memahami bahwa jika orang memiliki akses ke energi bebas, mereka akan berakhir.

Semua penemuan tersembunyi di bawah kain, di mana mereka semua sekarang.

Dan ini akan berlanjut sampai saat ketika perkembangan "sains" saat ini tidak terkubur dalam kebuntuan yang nyata. Dan parasit akan menyerah dan membuka peti dengan penemuan semua ilmuwan yang telah mereka bunuh (yang tidak mungkin.)

Atau parasit akan mencoba lagi untuk mengatur bencana dalam skala planet untuk mendorong semua orang kembali ke Zaman Batu dan memulai dari awal lagi - bagi mereka ini adalah pilihan yang ideal.

Dengan apa kita akan "makan"?

Ini paradoks, tetapi terlepas dari jalur luar biasa yang telah dilakukan elektronik selama 30 tahun terakhir, semua perangkat seluler masih dilengkapi dengan baterai lithium-ion, yang memasuki pasar pada awal tahun 1991, ketika pemutar CD biasa adalah puncak rekayasa. pemikiran dalam teknologi portabel.

Banyak properti yang berguna dari sampel baru dalam elektronik dan gadget diratakan oleh sedikitnya waktu catu daya perangkat ini dari baterai seluler. Sabun dan penemu ilmiah akan melangkah maju sejak lama, tetapi mereka disimpan oleh "jangkar" baterai.

Mari kita lihat teknologi apa yang dapat mengubah dunia elektronik di masa depan.

Pertama, sedikit sejarah

Paling sering, baterai lithium-ion (Li-ion) digunakan di perangkat seluler (laptop, ponsel, PDA, dan lainnya). Ini karena keunggulannya dibandingkan baterai nikel-metal hidrida (Ni-MH) dan nikel-kadmium (Ni-Cd) yang sebelumnya banyak digunakan.

Baterai Li-ion memiliki parameter yang jauh lebih baik. Namun, harus diingat bahwa baterai Ni-Cd memiliki satu keunggulan penting: kemampuan untuk memberikan arus pelepasan yang tinggi. Properti ini tidak terlalu penting ketika menyalakan laptop atau ponsel (di mana pangsa Li-ion mencapai 80% dan bagiannya menjadi semakin banyak), tetapi ada beberapa perangkat yang mengkonsumsi arus tinggi, misalnya, semua jenis. alat-alat listrik, alat cukur listrik, dll. P. Sampai sekarang, perangkat ini hampir secara eksklusif menjadi domain baterai Ni-Cd. Namun, saat ini, terutama sehubungan dengan pembatasan penggunaan kadmium sesuai dengan arahan RoHS, penelitian tentang pembuatan baterai bebas kadmium dengan debit tinggi saat ini telah diintensifkan.

Sel primer ("baterai") dengan anoda lithium muncul pada awal 70-an abad ke-20 dan dengan cepat menemukan aplikasi karena energi spesifiknya yang tinggi dan keunggulan lainnya. Dengan demikian, keinginan lama untuk menciptakan sumber arus kimia dengan zat pereduksi paling aktif, logam alkali, terwujud, yang memungkinkan untuk secara dramatis meningkatkan tegangan operasi baterai dan energi spesifiknya. Jika pengembangan sel primer dengan anoda lithium dimahkotai dengan kesuksesan yang relatif cepat dan sel-sel tersebut dengan kuat menggantikannya sebagai catu daya untuk peralatan portabel, maka pembuatan baterai lithium mengalami kesulitan mendasar, yang membutuhkan waktu lebih dari 20 tahun untuk diatasi.

Setelah banyak pengujian sepanjang tahun 1980-an, ternyata masalah baterai lithium dipelintir di sekitar elektroda lithium. Lebih tepatnya, di sekitar aktivitas lithium: proses yang terjadi selama operasi, pada akhirnya, menyebabkan reaksi keras, yang disebut "ventilasi dengan emisi api". Pada tahun 1991, sejumlah besar baterai isi ulang lithium ditarik ke pabrik, yang digunakan untuk pertama kalinya sebagai sumber daya untuk ponsel. Pasalnya, selama percakapan, saat konsumsi arus maksimum, nyala api keluar dari baterai, membakar wajah pengguna ponsel.

Karena ketidakstabilan yang melekat pada lithium logam, terutama selama pengisian, penelitian telah pindah ke bidang pembuatan baterai tanpa menggunakan Li, tetapi menggunakan ionnya. Meskipun baterai lithium-ion memberikan kepadatan energi yang sedikit lebih rendah daripada baterai lithium, baterai Li-ion aman jika dilengkapi dengan kondisi pengisian dan pengosongan yang benar. Namun, mereka tidak kebal terhadap ledakan.

Ke arah ini juga, sementara semuanya berusaha untuk berkembang dan tidak berhenti. Sebagai contoh, para ilmuwan dari Universitas Teknologi Nanyang (Singapura) telah mengembangkan jenis baru baterai lithium-ion dengan kinerja yang memecahkan rekor … Pertama, pengisian daya dalam 2 menit hingga 70% dari kapasitas maksimumnya. Kedua, baterai telah bekerja hampir tanpa degradasi selama lebih dari 20 tahun.

Apa yang bisa kita harapkan selanjutnya?

Sodium

Menurut banyak peneliti, logam alkali inilah yang seharusnya menggantikan lithium yang mahal dan langka, yang, terlebih lagi, aktif secara kimia dan berbahaya bagi kebakaran. Prinsip pengoperasian baterai natrium mirip dengan lithium - mereka menggunakan ion logam untuk mentransfer muatan.

Selama bertahun-tahun, para ilmuwan dari berbagai laboratorium dan institut telah berjuang dengan kelemahan teknologi natrium, seperti pengisian yang lambat dan arus yang rendah. Beberapa dari mereka berhasil memecahkan masalah. Misalnya, sampel baterai poadBit pra-produksi diisi dalam lima menit dan memiliki kapasitas satu setengah hingga dua kali lipat. Setelah menerima beberapa penghargaan di Eropa, seperti Innovation Radar Prize, Eureka Innovest Award dan beberapa lainnya, perusahaan beralih ke sertifikasi, pembangunan pabrik dan mendapatkan paten.

Grafena

Grafena adalah kisi kristal datar dari atom karbon setebal satu atom. Berkat luas permukaannya yang besar dalam volume yang ringkas, yang mampu menyimpan muatan, graphene adalah solusi ideal untuk membuat superkapasitor yang ringkas.

Sudah ada model eksperimental dengan kapasitas hingga 10.000 Farad! Superkapasitor semacam itu diciptakan oleh Sunvault Energy bersama dengan Edison Power. Pengembang mengklaim bahwa di masa depan mereka akan menghadirkan model, yang energinya akan cukup untuk memberi daya pada seluruh rumah.

Superkapasitor semacam itu memiliki banyak keunggulan: kemungkinan pengisian daya yang hampir instan, ramah lingkungan, keamanan, kekompakan, dan juga biaya rendah. Berkat teknologi baru untuk memproduksi graphene, mirip dengan mencetak pada printer 3D, Sunvault menjanjikan biaya baterai hampir sepuluh kali lebih rendah daripada teknologi lithium-ion. Namun, produksi industri masih jauh.

Sanvault juga memiliki pesaing. Sekelompok ilmuwan dari University of Swinburn, Australia, juga meluncurkan superkapasitor graphene, yang sebanding dengan kapasitas baterai lithium-ion. Itu dapat diisi dalam beberapa detik. Selain itu, fleksibel, yang memungkinkannya digunakan di perangkat dengan berbagai faktor bentuk, dan bahkan dalam pakaian pintar.

Baterai atom

Baterai nuklir masih sangat mahal. Beberapa tahun yang lalu ada Berikut adalah informasi tentang baterai nuklir. Dalam waktu dekat, mereka tidak akan dapat bersaing dengan baterai lithium-ion yang sudah dikenal, tetapi kami tidak dapat tidak menyebutkannya, karena sumber yang terus menghasilkan energi selama 50 tahun jauh lebih menarik daripada baterai yang dapat diisi ulang.

Prinsip operasinya, dalam arti tertentu, mirip dengan operasi sel surya, hanya saja, alih-alih matahari, sumber energi di dalamnya adalah isotop dengan radiasi beta, yang kemudian diserap oleh elemen semikonduktor.

Tidak seperti radiasi gamma, radiasi beta praktis tidak berbahaya. Ini adalah aliran partikel bermuatan dan mudah dilindungi oleh lapisan tipis bahan khusus. Itu juga secara aktif diserap oleh udara.

Saat ini, pengembangan baterai semacam itu dilakukan di banyak lembaga. Di Rusia, NUST MISIS, MIPT dan NPO Luch mengumumkan kerja sama mereka ke arah ini. Sebelumnya, proyek serupa diluncurkan oleh Universitas Politeknik Tomsk. Dalam kedua proyek, zat utamanya adalah nikel-63, diperoleh dengan iradiasi neutron dari isotop nikel-62 dalam reaktor nuklir dengan pemrosesan radiokimia lebih lanjut dan pemisahan dalam sentrifugal gas. Prototipe pertama baterai harus siap pada 2017.

Namun, catu daya beta-voltaik semacam itu berdaya rendah dan sangat mahal. Dalam kasus pengembangan Rusia, perkiraan biaya sumber daya miniatur bisa mencapai 4,5 juta rubel.

Nikel-63 juga memiliki pesaing. Misalnya, University of Missouri telah bereksperimen dengan strontium-90 untuk waktu yang lama, dan baterai beta-volta mini berdasarkan tritium dapat ditemukan secara komersial. Dengan harga di kisaran seribu dolar, mereka mampu memberi daya pada berbagai alat pacu jantung, sensor, atau mengimbangi pelepasan baterai lithium-ion sendiri.

Para ahli tenang untuk saat ini

Terlepas dari pendekatan produksi massal baterai natrium pertama dan pekerjaan aktif pada catu daya graphene, pakar industri tidak memprediksi revolusi apa pun selama beberapa tahun ke depan.

Perusahaan Liteko, yang beroperasi di bawah sayap Rusnano dan memproduksi baterai lithium-ion di Rusia, percaya bahwa tidak ada alasan untuk perlambatan pertumbuhan pasar sejauh ini. "Permintaan yang stabil untuk baterai lithium-ion terutama karena energi spesifiknya yang tinggi (disimpan per satuan massa atau volume). Menurut parameter ini, mereka tidak memiliki pesaing di antara sumber daya kimia isi ulang yang diproduksi secara seri saat ini," komentar di perusahaan.

Namun, jika baterai sodium poadBit yang sama sukses secara komersial, pasar dapat diformat ulang dalam hitungan tahun. Kecuali jika pemilik dan pemegang saham ingin mendapatkan uang tambahan dari teknologi baru.