A szén elemek cserélik a lítiumot

2014 óta a nagy teljesítményű akkumulátorok anyagának kutatásával és fejlesztésével foglalkozó amerikai japán Power Japan Plus vállalat új típusú akkumulátorok gyártását indította el. A Kyushu Egyetem tudósai aktívan részt vettek a fejlesztésben. Ezek az elemek alapvetően szerves elektrolitot tartalmaznak, amelyek azonban működnek egy szén-alapú kompozitból készített katóddal és anóddal, az akkumulátorokhoz használt szén pamutból, kávébabból vagy bambuszból készül.

Az új akkumulátorok neve Ryden (Ryden kettős szén akkumulátor). A mai népszerűségektől eltérően lítium-ion akkumulátorok, kettős szén Ryden akkumulátorok a leghatékonyabbak és teljesen környezetkímélők. Ritka és nehézfémeket nem használnak itt, tehát az elemek nem drágák és teljesen újrahasznosíthatók. Jelenleg ez a legjobb módszer az elektromos energia tárolására.

Ha megnézzük a lítium-ion akkumulátorokat, amelyeket eredetileg a Sony Energitech készített 1991-ben, akkor ezeknek természetesen jelentős előnyeik vannak:

• gyorsan töltse fel és lassan ürítse ki;

• alacsony önkiürülési képességük 10% körüli;

• képes széles eszközkészlet táplálására, a mobiltelefonoktól a kifinomult űrhajókig.

A lítiumnak, annak könnyű tömege és jó fajlagos energia sűrűsége ellenére is vannak hátrányai: szén-dioxid-lábnyom, toxicitás, magas költségek és kevés alkotóelem. A lítium ezen hiányosságai arra késztették a japán kutatókat, hogy kevésbé toxikus alternatívákat keressenek, kevésbé veszélyeztetik a környezetet, és könnyen megsemmisítsék őket.

A kettős szén akkumulátorok fajlagos kapacitása összehasonlítható a lítium-ion akkumulátorokkal, ám a biztonság szempontjából az új akkumulátorok jelentősen meghaladják a lítium akkumulátorokat. Ezen felül az új akkumulátorok sokkal hosszabb ideig megtartják élettartamukat, és gyorsabban töltődnek fel, ami ma kiváló alternatívavá teszi őket.

2014 nyarán a Taisan Team új akkumulátorokat tesztelt egy elektromos versenyautón, és az eredmények meghaladták az összes várakozást. A könnyű Ryden akkumulátor nem melegszik túl a verseny során, és a sofőrnek általában nem kellett megállnia vagy lelassulnia, amikor az akkumulátor veszélyes hőmérsékletet ért el. Vagyis a "kettős széntartalmú" terjedelmes hűtőrendszeren alapuló akkumulátorra elvileg nincs szükség.

A gyártó természetesen nem hozza nyilvánosságra az akkumulátorra vonatkozó összes finomságot, de egyedülálló kémiai eljárást állít fel, amely az anód és a katód között zajlik, amely rendes szénből készül. Ugyanakkor az akkumulátor kémiailag teljesen stabil és nem veszélyes, mint a lítium-ion, sem a környezetre, sem az emberekre.

Eközben a tesztek megmutatták, hogy a hasonló kapacitású lítium-ion akkumulátorok töltési sebessége 20-szorosa! Egy cella névleges feszültsége 4 volt. Az élettartam 50% -kal magasabb, mint a legjobb lítium-analógoknál - 3000, szemben az előző maximálisan elérhető 2000 töltési és kisülési ciklusokkal.

A kettős széntartalmú elemek gyártása nem jár a lítium-ion akkumulátorok meglévő sorának megváltoztatásával, és mivel a ritka fémek nem szerepelnek az alkatrészek listájában, a nyersanyagok piaci áraitól való függőség kizárt. Az ártalmatlanítási költségek szintén már nem jelent problémát, és maga a termelés szinte teljesen hulladékmentes.

Egy ilyen óriási technológiai ugrás egy olyan kompromisszum eredménye, amelyben a gyártók és a fejlesztők elérték a kívánt egyensúlyt ”- mondta egy sajtóközleményben Kaname Takeya, a Power Japan Plus műszaki igazgatója.

A Ryden 18650 akkumulátorok teljes körű gyártása megkezdődött Okinawa prefektúrában. Most pedig a biztonságos és hatékony akkumulátorok különféle alkalmazásokhoz kaphatók, kezdve az orvosi készülékektől az elektromos járművekig, amelyekhez a Power Japan Plus alkatrészeket szállíthat nagy kapacitású akkumulátorok előállításához, hogy az elektromos járművek gyártói megszerezzék a szükséges kapacitást az öngyűjtéshez.

2014 óta az Oregon Egyetem vegyészei környezetbarát pótlást keresnek a lítium számára. Hatékony bioanyag keresése során felfedezték egy kémiai összetevőt, amely forradalmasíthatja az elektromos akkumulátorok iparát. „Bölcsőtől bölcsőig” - ez a koncepció neve, amely feltételezi, hogy az emberi élet során előállított anyagok 100% -ban újrafelhasználásra kerülnek: a terméket újra létrehozzák, vagy újat nyernek a alapanyagból.

Az innováció a veszélyes hulladékok ártalmatlanításában rejlik, az elemek újrahasználata révén. Kutatók egy csoportja felfedezte annak a lehetőségét, hogy policiklikus aromás szénhidrogénekből olcsó, megbízható elemeket állítson elő.

A policiklusos aromás szénhidrogén (PAH) vegyületek szennyező anyagok és mindenhol megtalálhatók. Ezen vegyületek újrahasznosítása révén fenntartható elemeket hozhat létre, miközben megtisztítja a környezetet. Mivel a szénhidrogének égéséből származó termékek a PAH-k eloszlanak a vízen, a talajon, a levegőn, és szerepelnek a környezetre ártalmasabb anyagok listájában.

Az akkumulátor, amelyet a Origin Egyetemen fejlesztettek ki, szénanódot és PAH-kat tartalmazó katódot tartalmaz. Különösen érdekes a koronin anyag. A szilárd kristályos formában lévő koronin biztonságos. A teszteredmények szerint kiderült, hogy az ionkapacitás meglehetősen magas, a szerkezet kémiailag stabil, és a jövőben olyan akkumulátorokat lehet beszerezni, amelyek tökéletesen alkalmasak a nap és a szél energiájának megtakarítására annak további felhasználása céljából.

A koroninnak nagyon nagy előnye van ugyanabban a szénben: a szén nem kompatibilis a nem-vizes elektrolitokkal, míg a koronin számára ez egyáltalán nem jelent problémát! Vagyis az akkumulátorok karbantartástól mentesnek, ugyanakkor megbízhatóak és stabilak lesznek. Mellesleg, a csillagok kialakulására vonatkozó tanulmányok azt mutatták, hogy a PAH-k vannak jelen a „Szabadság-szobor” ködében, vagyis a Nap valószínűleg a PAH-kat tartalmazó környezetből is felbukkant - „a csillagokból származó energiát az elemek használják fel, és újra és újra visszajutnak hozzánk. - mondta Hanen Khattab, Ph.D., a montreali Quebeci Egyetemen.

Nyilvánvaló, hogy a jövőben még mindig szén-akkumulátorok működnek. Olcsó lesz, nem toxikus, környezetbarát és ember számára. A szén széles körben elérhető. A normál szén 80% szént tartalmaz. Bármely élő vagy halott szervezetet a szénvegyületek tartalma jellemzi.

Az élet lehetetlen szén nélkül. A növények szénvegyületeket kapnak a levegőből, szént használnak a gyökérzet kialakításához. Az állatok szénbe kerülnek étellel. Mindkettő széndioxid-összetételben bocsátja ki. Így vagy úgy, a szénnek nincs elegendő mennyisége, és ez ad némi reményt.