Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Powstały litowo-jonowe baterie przepływowe

Recommended Posts

Nowa architektura baterii, którą opracowano na MIT (Massachussetts Institute of Technology) może pozwolić na stworzenie lekkich i tanich baterii dla samochodów elektrycznych, których ładowanie będzie przebiegało tak szybko i prosto jak napełnianie baku paliwem.

Innowacyjna architektura to połączenie baterii przepływowych i baterii litowo-jonowych. Cząsteczki ciała stałego są w niej zawieszone w płynie i przepompowywane przez baterię. Te cząsteczki stanowią katodę i anodę.

W nowej baterii dwie zasadnicze funkcje jakie spełniają tego typu urządzenia - przechowywanie energii i jej uwalnianie w razie potrzeby - zostały przeniesione do dwóch fizycznych różnych struktur. W konwencjonalnej baterii energia jest przechowywana i uwalniania w tej samej strukturze. Dzięki rozdzieleniu tych funkcji projekt baterii jest bardziej efektywny.

Twórcy urządzenia, Mihai Duduta i Bryan Ho, którzy pracowali pod kierunkiem profesorów W. Craiga Cartera i Yet-Ming Chianga, mówią, że nowy typ baterii pozwala na stworzenie urządzeń dwukrotnie mniejszych niż obecne. To z kolei może pozwolić na stworzenie samochodów elektrycznych, które będą w pełni konkurencyjne do pojazdów na tracydyjne paliwa.

Drugą niezwykle ważną cechą urządzeń jest możliwość wypompowywania zużytego płynu i wpompowania nowego, ewentualnie wymianę zbiorników z płynem przepływającym przez baterię. Oczywiście możliwe będzie również tradycyjne ładowanie baterii.

Podobne baterie istnieją już od pewnego czasu, jednak charakteryzują się małą gęstością energetyczną, przez co są duże i wymają szybkiego pompowania płynu.

Baterie z MIT-u z jednej strony oferują 10-krotnie większą gęstość energetyczną od innych baterii przepływowych, a z drugiej są tańsze w produkcji niż urządzenia litowo-jonowe. Dzięki dużej gęstości energetycznej, płyn nie musi być szybko przepompowywany.

Nowe baterie przepływowe mogą być tanio i łatwo skalowane. Można je będzie zatem stosować zarówno w samochodach jak i dużych instalacjach energetycznych.

Chiang dodaje, że urządzenie może posłużyć do powstania nowej klasy baterii, gdyż jego budowa nie jest w żaden sposób zależna od składników płynu przechowującego baterię. Obecnie młody uczony wraz z kolegami eksperymentują z różnymi „wsadami" do baterii.

Yuri Gogotski, profesor na Drexel University mówi: Pokazanie litowo-jonowej baterii przepływowej to ważny przełom, który pokazuje, że tego typu aktywne materiały mogą być używane do przechowywania energii elektrycznej. Będzie to miało olbrzymie znaczenie dla przechowywania energii w przyszłości. Uczony dodaje, że musi zostać wykonanych jeszcze wiele badań, zanim nowe baterie trafią na rynek. Nie widzę jednak fundamentalnych problemów, który nie można będzie rozwiązać. To przede wszystkim problemy inżynieryjne. Oczywiście stworzenie baterii, która będzie konkurowała z obecnymi urządzeniami pod względem kosztów i wydajności z obecnymi może zająć całe lata - dodaje.

Licencję na nową baterię ma firma 24M Technologies, którą Chiang i Carter założyli w ubiegłym roku wraz z przedsiębiorcą Throopem Wilderem. Firma zebrała już na dalsze badania 16 milionów dolarów od funduszy inwestycyjnych i budżetu federalnego.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jedną z głównych przeszkód stojących na drodze ku upowszechnieniu się samochodów elektrycznych jest długi czas ładowania akumulatorów. Niewykluczone jednak, że już wkrótce możliwe będzie pełne załadowanie akumulatora w ciągu zaledwie 10 minut. Takie pojedyncze ładowanie pozwoli na przejechanie 320–480 kilometrów.
      Wykazaliśmy, że możliwe jest załadowanie w 10 minut akumulatora zapewniającego energię na 200–300 mil podróży, mówi profesor Chao-Yang Wang, dyrektor Electrochemical Engine Center na Pennsylvania State University. Żywotność takiego akumulatora wynosi 2500 cykli ładowania-rozładowania, co pozwala na przejechanie około pół miliona mil.
      Już obecnie można szybko ładować akumulatory litowo-jonowe, jednak znacząco skraca to ich żywotność, gdyż na anodzie osadza się metaliczny lit. Nie dość, że prowadzi on do spadku pojemności akumulatora, może też spowodować jego awarię. Im akumulator jest starszy, tym łatwiej dochodzi do tego niekorzystnego procesu. Wiadomo też, że jeśli akumulator zostanie podgrzany podczas ładowania, to nie dochodzi do osadzania się litu. Jednak samo podgrzewanie również skracażywotność urządzenia.
      Wang i jego zespół przeprowadzili eksperymenty, podczas których zauważyli, że jeśli akumulator zostanie podgrzany do temperatury do 60 stopni Celsjusza na nie dłużej niż 10 minut, a następnie szybko schłodzi się do temperatury pokojowej, to można go szybko naładować, zapobiec osadzaniu się litu i nie wpływa to negatywnie na jego żywotność.
      Obecnie uważa się, że podgrzanie akumulatora do 60 stopni Celsjusza nie powinno mieć miejsca, gdyż znacząco skraca to jego żywotność, mówi Wang. Uczony wraz z zespołem przeprowadzili serię eksperymentów, podczas których do elektrod komercyjnie dostępnych akumulatorów dodano folię aluminiową o grubości liczonej w mikronach. Pozwoliła ona na podgrzanie elektrod w ciągu zaledwie 30 sekund. Następnie uczeni testowali zmodyfikowane akumulatory, ładując je po podgrzaniu do 40, 49 i 60 stopni C. Ich wydajność porównano z akumulatorem testowym, pracującym w temperaturze 20 stopni.
      Okazało się, że przy temperaturze 20 stopni Celsjusza już po 60 cyklach ładowania-rozładowania pojawiły się problemy, które znacząco zmniejszyły wydajność. Tymczasem gdy elektrody podgrzano do 60 stopni Celsjusza akumulatory bez większych problemów wytrzymały 2500 cykli ładowania-rozładowania.
      Ważne było też szybkie schłodzenie akumulatora. Wang twierdzi, że można do tego wykorzystać system chłodzący pojazdu, tym bardziej, że olbrzymią różnicę robi już schłodzenie z 60 do niecałych 24 stopni Celsjusza.
      Uczeni chcą kontynuować swoje badania i mają nadzieję, że opracują technologię pozwalającą na pełne załadowanie akumulatora w ciągu zaledwie 5 minut.
      Szczegóły badań opublikowano w piśmie Joule.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Podczas Fifth International Symposium on Networks-on-Chip 2011 specjaliści z MIT-u zdobyli nagrodę za najlepsze opracowanie naukowe symulatora układu scalonego. Ich program Hornet modeluje działanie wielordzeniowego procesora znacznie lepiej niż inne tego typu oprogramowanie. Potrafił znaleźć w oprogramowaniu błędy, których inne symulatory nie zauważyły.
      Teraz Hornet został znakomicie udoskonalony i wyposażony w nowe funkcje. Jego nowa wersja potrafi symulować zużycie energii, komunikację między rdzeniami, interakcję pomiędzy CPU a pamięcią oraz obliczyć czas potrzebny na wykonanie poszczególnych zadań.
      Symulatory są niezwykle ważne dla firm produkujących układy scalone. Zanim przystąpi się do produkcji kości przeprowadzane są liczne testy ich działania na symulatorach.
      Dotychczasowe symulatory przedkładały szybkość pracy nad dokładność. Nowy Hornet pracuje znacznie wolniej niż jego starsze wersje, jednak dzięki temu pozwala na symulowanie 1000-rdzeniowego procesora z dokładnością do pojedynczego cyklu. Hornet jest nam w stanie wyliczyć, że ukończenie konkretnego zadania będzie np. wymagało 1.223.392 cykli - mówi Myong Cho, doktorant z MIT-u.
      Przewaga Horneta nad konkurencją polega też na tym, że inne symulatory dobrze oceniają ogólną wydajność układu, mogą jednak pominąć rzadko występujące błędy. Hornet daje większą szansę, że zostaną one wyłapane.
      Podczas prezentacji Cho, jego promotor profesor Srini Devadas i inni studenci symulowali na Hornecie sytuację, w której wielordzeniowy procesor korzysta z nowej obiecującej techniki przetwarzania danych pacjentów. Hornet zauważył, że niesie ona ze sobą ryzyko wystąpienia zakleszczenia, czyli sytuacji, w której różne rdzenie, aby zakończyć prowadzone obliczenia, czekają nawzajem na dane od siebie. Powoduje to, że zadania nie mogą być zakończone, gdyż rdzenie nawzajem siebie blokują. Żaden inny symulator nie zasygnalizował tego problemu. Hornet pozwolił też na przetestowanie zaproponowanego przez naukowców sposobu na uniknięcie zakleszczenia.
      Zdaniem jego twórców Hornet, ze względu na swoje powolne działanie, posłuży raczej do symulowania pewnych zadań, a nie działania całych aplikacji. Przyda się zatem tam, gdzie zajdzie potrzeba upewnienia się, czy nie występują żadne nieprawidłowości czy też do statystycznego zbadania możliwości wystąpienia błędów.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Studenci najsłynniejszej uczelni technicznej świata - MIT-u (Massachusetts Institute of Technology) - mogą otrzymać od władz uczelni certyfikat ukończenia kursu... piractwa. I nie chodzi tutaj o piractwo komputerowe, a to prawdziwe, morskie.
      Uczelnia postanowiła uczynić oficjalnym zwyczaj, który był praktykowany przez jej studentów przez co najmniej 20 lat. MIT wymaga, by uczący się ukończyli w czasie studiów co najmniej 4 różne kursy wychowania fizycznego. Teraz ci, którzy z powodzeniem ukończą strzelanie z pistoletu, łuku, żeglarstwo i szermierkę otrzymają oficjalny certyfikat
      Carrie Sampson Moore, dziekan wydziału wychowania fizycznego, mówi, że co roku kontaktowali się z nią studenci, prosząc o wydanie zaświadczenia o ukończeniu kursu pirata. Zawsze mówiłam im, że to inicjatywa studencka i byli bardzo rozczarowani - stwierdziła Moore.
      Od początku bieżącego roku postanowiono, że uczelnia zacznie wydawać oficjalne certyfikaty. Drukowane są one na zwoju pergaminu z równą starannością jak inne uczelniane dyplomy. Właśnie otrzymało je czterech pierwszych piratów, a w kolejce czekają następni.
      Mimo, iż cała ta historia może brzmieć niepoważnie, to certyfikat i warunki jego uzyskania są traktowane przez uczelnię całkiem serio. Przyszli piraci nie mogą liczyć na żadną taryfę ulgową, a otrzymanie świadectwa ukończenia kursu wiąże się ze złożeniem przysięgi. Stephanie Holden, która znalazła się w czwórce pierwszych piratów, zdradziła, że musiała przysiąc, iż ucieknie z każdej bitwy, której nie będzie mogła wygrać i wygra każdą bitwę, z której nie będzie mogła uciec.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Envia Systems wyprodukowała najtańsze - w przeliczeniu na ilość przechowywanej energii - ogniwo dla samochodów elektrycznych. Dzięki niemu można będzie znacząco zwiększyć zasięg niedrogich pojazdów. Envia poinformowała, że gęstość energetyczna urządzenia wynosi 400 watogodzin na kilogram, a gotowe akumulatory zostaną wycenione na 125 USD za kilowatogodzinę pojemności. To z kolei oznacza, że samochód elektryczny za 20 000 dolarów będzie miał zasięg około 480 kilometrów na pojedynczym ładowaniu.
      W tym przemyśle gęstość energetyczna akumulatorów rośnie średnio o 5% rocznie. My ją podwoiliśmy, jednocześnie obniżając o połowę cenę, co pozwoli nam na wprowadzenie tych akumulatorów na masowy rynek pojazdów o zasięgu 300 mil - powiedział szef Envii, AtulKapadia.
      Nowe ogniwo zbudowane jest z krzemowo-węglowego nanokompozytu, który posłużył do stworzenia anody oraz z katody HCMR (High Capacity Manganese Rich). Udoskonalono także sam elektrolit. Wymiary urządzenia to 97x190x10 milimetrów, waga wynosi 365 gramów, a pojemność 46 Ah.
      O tym jak wiele osiągnęła Envia może świadczyć fakt, że najbliższym konkurentem jej urządzenia jest ogniowo firmy Panasonic montowane w samochodach Tesla Model S, którego gęstość wynosi 245 Wh/kg.
      Obecnie ogniwa Envii przechodzą niezależne testy w ośrodku marynarki wojennej. Na rynek mają trafić w 2015 roku.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jak dowiadujemy się z książki Case, Argument Structure and Word Order autorstwa profesora Shigeru Miyagawy, lingwisty z MIT-u, języki są znacznie bardziej podobne, niż się nam wydaje.

      W języku angielskim znalezienie dopełnienia bliższego jest stosunkowo proste. Występuje ono zaraz przy czasowniku. W zdaniu „I gave a book to Mary“ (Dałem książkę Marysi) dopełnienie bliższe „book“ znajdziemy przy czasowniku „gave“, a dopełnienie dalsze „Mary“ jest od niego oddalone. Inaczej jednak ma się sprawa z językiem japońskim, którego szyk jest znacznie bardziej luźny. Tam dopełnienie bliższe oznaczone jest przyrostkiem -o. W zdaniu „Taroo-wa hon-o kinoo katta“ porządek wyrazów jest następujący - „Taro książkę wczoraj kupił“. „Książka“ (hon-o) jest dopełnieniem bliższym, jednak nie sąsiaduje ono z wyrazem „kupił“ (katta).

      Dla kogoś uczącego się języka, szczególnie gdy w jego rodzinnym języku szyk zdania jest bardziej sztywny niż w japońskim, może być to poważnym problemem. Japoński i angielski wydają się bardzo różnić od siebie. Jednak profesor Miyagawa dowodzi, że z punktu widzenia lingwisty różnice nie są aż tak wielkie.

      Mamy do czynienia z interesującym napięciem pomiędzy różnicami a podobieństwami. Ludzkie języki są zadziwiająco różne. Każdy z nich ma unikalne właściwości odróżniające go od 6500 czy 7000 innych języków. Jeśli jednak spojrzymy na nie z punktu widzenia lingwisty zauważymy, że istnieją właściwości wspólne wszystkim językom.

      Uczony wykazuje w swojej książce, że pomiędzy angielskim a japońskim następuje rodzaj pewnej wymiany. Japoński i angielski przyjmują reguły, które drugi język porzucił. Miyagawa zauważył, że w VIII i IX wieku w japońszczyźnie przyrostek -o nie był używany na oznaczenie dopełnienia bliższego. Używano go do oznaczania emfazy. W tym samym czasie język angielski używał znaków gramatycznych (takich jak obecny dopełniacz saksoński) na oznaczenie dopełnienia bliższego występującego w bierniku. Ponadto szyk zdania był znacznie bardziej luźny niż we współczesnym angielskim. Dopełnienie bliższe mogło pojawić się w wielu miejscach zdania.

      Patrząc z punktu widzenia gramatyki stary japoński jest jak współczesny angielski. A stary angielski i łacina są jak współczesny japoński, stwierdza Miyagawa. Do takiej „wymiany zasad“ pomiędzy japońskim a angielskim dochodziło, gdy języki te nie miały ze sobą żadnej styczności, zatem nie można zjawiska tego tłumaczyć wzajemnym wpływem.

      Znalezienie takich wzorców jest bardzo trudne. Wiele z nich wymaga bowiem szczegółowych wieloletnich badań. Profesor Miyagawa zawarł w książce wyniki swojej 30-letniej pracy naukowej oraz przegląd prac innych autorów. Jego spostrzeżenia zostały wzmocnione niedawno opublikowaną pracą Yuko Yanagidy z Tsukuba University. Również ona zauważyła, że w starym japońskim występuje sposób oznaczania dopełnienia bliższego, który jest podobny do metody używanej czasem we współczesnym angielskim. W jednej z fraz występuje bowiem połączenie dopełnienia bliższego i czasownika „tuki-sirohu“, co przypomina np. współczesne angielskie „bird-watching“, a podobną konstrukcję można znaleźć w języku Czukczów „qaa-tym-ge“..

      Szczególnie zadowoleni z książki Miyagawy są lingwiści badający ewolucję języków. Niezbyt wiele języków zachowało historyczne zapiski i tylko niektóre z nich przydają się do badania zmian. Większość takich jeżyków to języki indoeuropejskie. Dobrze przeprowadzona analiza zmian w języku japońskim jest zatem niezwykle cenna - powiedział David Lightfood z Georgetown University.

      Miyagawa zauważył też inne podobieństwa. Na przykład w języku japońskim występuje, podobnie jak i w angielskim tzw. „efekt blokujący“. Polega on na tym, że np. w angielskim można zastąpić wyraz „curious“ wyrazem „curiosity“, ale nie można zastąpić wyrazu „glorious“ słowem „gloriosity“. Dzieje się tak, gdyż istnieje wyraz „glory“. W japońskim efekt blokujący występuje na bardzo szeroką skalę. Nikt jednak nie przeprowadził wcześniej takiego porównania - mówi Miyagawa.

      Pracę profesora chwali też John Whitman z Cornell University. Lingwiści mają tendencję do myślenia, że ich własny język zawsze stosował się do tych samych podstawowych reguł. Ale Shigeru Miyagawa wykazał, że japoński sprzed 1000 lat był różny od współczesnego języka - mówi. Jego zdaniem kolejnym krokiem w tego typu badaniach powinno być podzielenie badanych okresów na mniejsze części. Miyagawa pokazał zmiany na przestrzeni setek lat. Warto byłoby zobaczyć, jak zmienia się język np. co 50 lat.
       
×
×
  • Create New...