Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Akumulator opracowany przez Nanotek Instruments ma wszelkie szanse stać się przełomowym urządzeniem na rynku pojazdów elektrycznych. Specjaliści zaprojektowali urządzenie przechowujące energie, która jest w stanie bardzo szybko uwięzić dużą liczbę jonów litu pomiędzy elektrodami, których działania wspomagają duże ilości grafenu. Naładowanie takiego akumulatora, który mógłby napędzać samochody elektryczne, może trwać mniej niż minutę. Urządzenie przyda się również np. do przechowywania energii ze źródeł odnawialnych.

Wynalazcy nazwali je „surface-mediate cells" (SMCs). Już w tej chwili, mimo, że materiały oraz konstrukcja urządzenia nie zostały zoptymalizowane, charakteryzuje się ono osiągami przewyższającymi zarówno konstrukcje litowo-jonowe jak i superkondensatory. Gęstość mocy urządzenia wynosi 100 kW/kg, jest zatem 100-krotnie większa od baterii litowo-jonowych i 10-krotnie przekracza możliwości superkondensatorów. Im większa zaś jest gęstość mocy, tym szybszy transfer energii, a co za tym idzie - tym krótsze czasy ładowania. Ponadto gęstość energii - czyli ilość energii, którą można przechowywać w danej objętości lub masie - sięga 160 Wh/kg. Jest więc porównywalna z gęstością baterii litowo-jonowych i 30 razy większa od gęstości konwencjonalnych superkondensatorów.

Jeśli porównamy SMC i baterie litowo-jonowe o tej samej wadze, to napędzany nimi samochód elektryczny będzie mógł przejechać mniej więcej taką samą trasę na pojedynczym ładowaniu. Nasze SMCs, podobnie jak współczesne urządzenia litowo-jonowe, mogą być jeszcze ulepszone pod względem gęstości energii. Jednak SMC mogą być ładowane w ciągu minut (prawdopodobnie w mniej niż minutę), a akumulatory litowo-jonowe wymagają godzin ładowania - mówi Bor Z. Jang, współzałożyciel Nanotek Instruments.

Nanotek i jego firma-córka, Angstron Materials, która współpracowała przy SMC, specjalizują się w badaniach nad nanometeriałami. Angston to największy na świecie producent płytek nanografenowych (NGP).

Jak widzimy, SMC łączą zalety baterii i superkondensatorów. Te pierwsze charakteryzują się większą gęstością energetyczną, te drugie - większą gęstością mocy. Nanotek i Angstron stworzyły nową architekturę urządzenia do przechowywania energii, która potencjalnie może zrewolucjonizować przemysł samochodowy.

Kluczem do sukcesu są anoda i katoda wyposażone w olbrzymie powierzchnie grafenowe. Podczas produkcji naukowcy umieścili na anodzie metaliczny lit (w postaci cząsteczek lub folii). W czasie pierwszego rozładowania, dochodzi do jonizacji litu, w wyniku czego pojawia się znacznie większa liczba jonów niż w urządzeniach litowo-jonowych. W czasie pracy urządzenia jony migrują poprzez płynny elektrolit do katody. Z kolei podczas ładowania, olbrzymia liczba jonów litu szybko przechodzi od katody do anody. Dzięki wielkiej powierzchni obu elektrod możliwe jest szybkie przesyłanie dużych ilości jonów. Dzięki temu, że jony litu przemieszczają się pomiędzy porowatymi powierzchniami elektrod udało się wyeliminować czasochłonny proces interkalacji.

Naukowcy prowadzili badania z różnymi rodzajami grafenu i mówią, że konieczne są dalsze eksperymenty. Chcą teraz przede wszystkim skupić się na zwiększeniu żywotności swojego urządzenia. Dotychczasowe badania wykazały, że może ono zachować 95% pojemności po 1000 cykli ładowania/rozładowania, a nawet po 2000 cykli nie zauważono, by dochodziło do powstawania zmniejszających pojemność akumulatorów kryształów dendrytycznych.

Nie widzimy żadnych poważniejszych przeszkód, które mogłyby uniemożliwić komercjalizację technologii SMC. Chociaż grafen jest obecnie drogi, to Angstron Materials pracuje nad technologiami umożliwiającymi jego produkcję na skalę przemysłową. Przewidujemy, że w ciągu najbliższych 1-3 lat jego cena dramatycznie spadnie - mówi Jang.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Wyobrażam sobie miejsce na środku prerii, gdzie stoi sobie wiatrak (elektrownia wiatrowa), podjeżdżam i z wiatru ładuję swój samochód (na wiatr):)

Share this post


Link to post
Share on other sites

hmm widzę jeden plus - szybkie ładowanie [no i może długa żywotność]. Jeśli w miastach były by wtyczki dla samochodów elektrycznych to rewelacyjne rozwiązanie.

Ale niestety na trasę to już gorzej. Powiedzmy, że na prądzie przejedzie autko 100km. To wypadało by co 50km robić zjazdy z gniazdkami i co 40min przymusowa przerwa na ładowanie akumulatora. Średnio przyjemna wizja.

 

A technologia wodorowa już całkiem odeszła w zapomnienie. Sposób bezpiecznego magazynowania wodoru jest nie do rozwiązania?

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
      Używamy coraz więcej smartfonów, samochodów elektrycznych i innych urządzeń, wymagających stosowania akumulatorów. To jednak oznacza coraz większe zapotrzebowanie na metale ciężkie, które stanowią olbrzymie zagrożenie zarówno dla ludzkiego zdrowia, jak i środowiska naturalnego. Szczególne kontrowersje budzi wykorzystywanie kobaltu, pozyskiwanego głównie w centralnej Afryce. Z jego wydobyciem wiąże się olbrzymie niszczenie środowiska naturalnego, niewolnictwo, morderstwa i gwałty.
      Naukowcy z IBM Research wykorzystali trzy opracowane przez siebie materiały, które nigdy nie były jeszcze używane w akumulatorach i stworzyli w ten sposób urządzenie, które nie wykorzystuje ani metali ciężkich, ani innych materiałów, z wydobyciem których wiąże się popełnianie przestępstw na ludziach czy środowisku naturalnym.
      Wspomniane materiały można pozyskać z wody morskiej, co jest metodą mniej szkodliwą dla środowiska niż wydobywanie metali z ziemi. Podczas wstępnych testów nowego akumulatora stwierdzono, że można go zoptymalizować tak, by przewyższał akumulatory litowo-jonowe w wielu kategoriach, takich jak – niższa cena, krótszy czas ładowania, wyższa moc i gęstość energetyczna, lepsza wydajność energetyczna oraz mniejsza palność.
      Opracowana przez Battery Lab katoda nie potrzebuje kobaltu i niklu, a akumulator zawiera bezpieczny elektrolit o wysokiej temperaturze zapłonu. Ponadto podczas testów okazało się, że w czasie ładowania nie powstają dendryty, które są poważnym problemem w akumulatorach litowo-jonowych, gdyż mogą doprowadzić do spięcia i pożaru.
      Dotychczas przeprowadzone testy pokazują, że odpowiednio skonfigurowany nowy akumulator można naładować do 80% w czasie krótszym niż 5 minut. W połączeniu ze stosunkowo niskim kosztem pozyskania materiałów, możemy mieć do czynienia z tanim akumulatorem, który można szybko naładować. Inżynierowie IBM-a obliczają, że w szczególnie wymagających zastosowaniach, jak na przykład lotnictwo, akumulator można skonfigurować tak, by jego gęstość energetyczna była większa niż 10 000 W/L. Ponadto akumulator wytrzymuje wiele cykli ładowania/rozładowania, dzięki czemu może być wykorzystywany w sieciach energetycznych, gdzie wymagana jest długa i stabilna praca.
      Podsumowując, początkowe prace pokazały, że IBM Research opracował tani akumulator, w którym nie są wykorzystywane kobalt, nikiel i inne metale ciężkie, który można naładować do 80% w czasie krótszym niż 5 minut, którego gęstość mocy może przekraczać 10 000 W/L, a gęstość energii jest wyższa od 800 Wh/L, którego wydajność energetyczna przekracza 90% i którego elektrolit jest mniej palny.
      Teraz IBM Research wspólnie z Mercedes-Benz Research, Central Glass i Sidusem prowadzi badania, które mają na celu dalsze rozwijanie tej technologii, opracowanie infrastruktury potrzebnej do produkcji nowych akumulatorów i ich komercjalizacji.

      « powrót do artykułu
    • 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
      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
      Producent samochodów elektrycznych, Tesla Motors, zaprezentował poljazd, który błyskawicznie podbił serca wielu fanów motoryzacji. W ciągu zaledwie 1 dnia od premiery crossovera Model X Tesla otrzymała w ramach przedpłat 40 milionów dolarów. Jako, że wymagana jest przedpłata w wysokości 40 000 USD, w ciągu dnia zamówiono tysiąc sztuk. Termin „Model X“ był również trzecią najpopularniejszą frazą wyszukiwaną w Google’u. „W czwartek wieczorem, gdy pokazaliśmy nowy model, ruch na witrynie teslamotors.com wzrósł o 2800 procent. Dwie trzecie z odwiedzających to były osoby, które przyszły po raz pierwszy“ - oświadczyli przedstawiciele Tesli.
      Model X przyspiesza od 0 do 100 km/h w ciągu 4,4 sekundy, wyposażony jest z 300-konny silnik z tyłu. Klient może zamówić też 150-konny silnik z przodu. Zasięg pojazdu wynosi od 345 do 430 kilometrów na pojedynczym ładowaniu baterii.
      Ostateczna cena samochodu nie została ujawniona, ale Tesla zapewnia, że będzie ona konkurencyjna w stosunku do podobnych pojazdów.
×
×
  • Create New...