Sign in to follow this
Followers
0
Dzięki anodzie z MIT powstaną bardziej pojemne i wytrzymałe akumulatory do smartfonów
By
KopalniaWiedzy.pl, in Technologia
-
Similar Content
-
By KopalniaWiedzy.pl
Przenośna konsola, która umożliwia nieograniczenie długą rozgrywkę, bez potrzeby wymiany czy ładowania akumulatora, to marzenie wielu graczy. Urządzenie takie powstało właśnie dzięki współpracy naukowców z amerykańskiego Northwestern University i holenderskiego Uniwersytetu Technologicznego w Delft. Prototyp konsoli podobnej do Game Boya to model badawczy, który posłuży do dalszych prac nad elektroniczną rozrywką bez baterii czy akumulatorów.
Akumulatory i baterie są kosztowne i niezwykle szkodliwe dla środowiska naturalnego. Stąd też pomysł, by z nich zrezygnować. Twórcy wspomnianego prototypu postanowili wykorzystać energię słoneczną oraz energię dostarczaną przez samego użytkownika.
To pierwsze nieposiadające baterii urządzenie interaktywne, które czerpie energię z działań użytkownika. Gdy naciskasz przycisk, urządzenie zmienia twoje działanie w energię, którą się zasila, mówi współautor badań, Josiah Hester z Northwestern. Zrównoważona rozrywka elektroniczna będzie kiedyś oczywistością, a my – pozbywając się akumulatorów – uczyniliśmy ważny krok w tym kierunku, dodaje Przemysław Pawelczak z Delft.
Naukowcy zmodyfikowali Game Boyja dodając wokół ekranu panele fotowoltaiczne. Drugim źródłem energii jest sam użytkownik i naciskane przez niego przyciski. Zaprojektowane od podstaw urządzenie pozwala na uruchomienie dowolnej klasycznej gry zapisanej na kartridżach Game Boya.
W momencie gdy urządzenie przełącza się pomiędzy źródłami energii, doświadcza krótkotrwałej utraty zasilania. Naukowcy, by upewnić się, że czas gry pomiędzy takimi wyłączeniami będzie akceptowalnie długi, zaprojektowali swoją konsolę tak, by jak najbardziej oszczędzała ona energię. Stworzyli też nową technikę zapisywania stanu gry w pamięci nieulotnej, dzięki której zminimalizowali koszty układu pamięci oraz skrócili czas ponownego ładowania gry po odzyskaniu zasilania. Użytkownik nie musi naciskać przycisku „zachowaj”. Stan gry zapisywany jest dokładnie w momencie, w którym doszło do utraty zasilania.
Gdy dzień nie jest zbyt pochmurny, a gra wymaga co najmniej średniej liczby naciśnięć przycisków, utrata zasilania przydarza się rzadziej niż co 10 sekund i trwa około sekundy. Naukowcy stwierdzili, że jest to wystarczające rozwiązanie, by cieszyć się takimi grami jak szachy, pasjans czy Tetris. Z pewnością jednak będzie to przeszkadzało przy bardziej dynamicznych grach.
Oczywiście przed naukowcami jeszcze bardzo długa droga, zanim z tak prostego prototypu uczynią wygodną w użyciu pozbawioną akumulatorów i baterii przenośną konsolę pozwalającą na korzystanie z dowolnych gier. Uczeni mają jednak nadzieję, że ich prace zwiększą świadomość konsumentów w obliczu szybko rozwijającego się Internet of Things. Otaczamy się coraz większą liczbą niewielkich gadżetów, zużywając przy tym coraz więcej baterii i akumulatorów, które w końcu trafiają na wysypiska śmieci, zanieczyszczając glebę, wodę i powietrze.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Często i mało, czy rzadko, ale do syta? Gdyby chodziło o dietę, większość specjalistów postawiłaby na odpowiedź 1, ale w przypadku magazynowania energii jest odwrotnie. Okazuje się, że więcej można jej zmieścić ładując rzadko, ale do pełna.Taki przynajmniej wniosek płynie z badań przeprowadzonych przez zespół naukowców IChF PAN.
Doświadczenia dotyczyły co prawda wyidealizowanych, dwuwymiarowych układów sieciowych, ale w końcu zasada to zasada. Dr Anna Maciołek, jedna z autorów pracy opublikowanej w Physical Review opisuje ją tak: Chcieliśmy zbadać, jak zmienia się sposób magazynowania energii w układzie, gdy pompujemy do niego energię w postaci ciepła, innymi słowy – lokalnie go podgrzewamy.
Wiadomo, że ciepło w układach się rozprzestrzenia, dyfunduje. Ale czy na gromadzenie energii ma wpływ sposób jej dostarczania; fachowo mówiąc „geometria podawania”? Czy ma znaczenie, że podajemy dużo energii w krótkim czasie i potem długo nic, i znowu dużo energii, czy też gdy podajemy malutkie porcje tej energii, ale za to jedna po drugiej, niemal bez przerw?
Cykliczne podawanie energii jest bardzo powszechne w naturze. Sami dostarczamy jej sobie w ten sposób, jedząc. Tę samą liczbę kalorii można dostarczyć w jednej lub dwóch dużych porcjach zjadanych w ciągu doby, albo rozbić ją na 5-7 mniejszych posiłków, między którymi są krótsze przerwy. Naukowcy wciąż się spierają, który sposób jest dla organizmu lepszy. Jeśli jednak chodzi o dwuwymiarowe układy sieciowe, to już wiadomo, że pod względem efektywności magazynowania wygrywa metoda „rzadko a dużo”.
Zauważyliśmy, że w zależności od tego, w jakich porcjach i jak często podajemy energię, ilość, jaką układ potrafi zmagazynować, zmienia się. Największa jest wtedy, gdy porcje energii są duże, ale odstępy czasowe między ich podaniem też są długie, wyjaśnia Yirui Zhang, doktorantka w IChF PAN. Co ciekawe, okazuje się, że gdy taki układ magazynujący podzielimy wewnętrznie na swego rodzaju przedziały, czy też komory, to ilość energii możliwej do zmagazynowania w takim podzielonym ‘akumulatorze’ – o ile bylibyśmy go w stanie skonstruować – wzrośnie. Innymi słowy, trzy małe baterie zmagazynują więcej energii niż jedna duża, precyzuje badaczka. Wszystko to przy założeniu, że całkowita ilość wkładanej do układu energii jest taka sama, zmienia się tylko sposób jej dostarczania.
Choć badania prowadzone przez zespół IChF PAN należą do podstawowych i ukazują po prostu fundamentalną zasadę rządzącą magazynowaniem energii w magnetykach, ich potencjalne zastosowania są nie do przecenienia. Wyobraźmy sobie np. możliwość ładowania baterii elektrycznego samochodu nie w kilka godzin, lecz w kilkanaście minut albo znaczące zwiększenie pojemności takich akumulatorów bez zmiany ich objętości, czyli wydłużenie zasięgu auta na jednym ładowaniu. Nowe odkrycie może też w przyszłości zmienić sposoby ładowania baterii różnego typu poprzez ustalenie optymalnej periodyczności dostarczania do nich energii
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Nie chcąc złapać kleszcza, lepiej nie brać ze sobą telefonu na piknik w parku czy bieganie po lesie. Najnowsze badania polsko-słowackie pokazują, że kleszcze - zwłaszcza będące nosicielami groźnych patogenów - są przyciągane przez promieniowanie elektromagnetyczne o częstotliwości 900 MHz.
Od dziesięcioleci na obszarze Europy i nie tylko obserwuje się rozszerzanie zasięgu występowania wielu gatunków kleszczy. Spotyka się je nawet w samym środku dużych miast, gdzie na terenach zielonych czekają na ludzi i ich pupili.
Za zwiększenie liczebności kleszczy odpowiadają przede wszystkim zmiany klimatu i przekształcanie krajobrazu. Z najnowszych badań zespołu polsko-słowackiego wynika jednak, że za rozszerzanie zasięgu występowania kleszczy może być też odpowiedzialne coraz powszechniejsze w środowisku promieniowanie elektromagnetyczne (EMF), którego źródłem są stacje radiowe, telewizyjne, telefonii komórkowej i liczne urządzenia mobilne - informuje Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu.
Wiele osób nie rozstaje się ze smartfonem i innymi urządzeniami elektronicznymi przez niemal całą dobę. Mało kto zdaje sobie jednak sprawę z tego, że emitowane przez nie EMF nie pozostaje obojętne dla organizmu - podkreślono w informacji przesłanej PAP.
Jak przypomniano, dotychczas naukowcy odkryli negatywny wpływ promieniowania elektromagnetycznego na dziesiątki gatunków bakterii, zwierząt i roślin. EMF oddziałuje na komórki, jak i całe organizmy zwierząt i ludzi, powodując m.in. aktywację stresu oksydacyjnego, zmianę metabolizmu komórkowego, zakłócanie aktywności niektórych enzymów, zmianę odpowiedzi immunologicznych, wpływanie na ekspresję DNA oraz zakłócanie funkcji układu nerwowego, sercowo-naczyniowego i rozrodczego. Utworzono nawet określenie „zanieczyszczenie elektromagnetyczne”, mające podkreślać wszechobecność tego czynnika w środowisku i jego wpływ na organizmy.
Najnowsze badania naukowe udowodniły, że pole elektromagnetyczne oddziałuje również na kleszcze, przyciągając je niczym magnes. Co ciekawsze, zakażenie niebezpiecznymi bakteriami sprawia, że EMF jest dla kleszczy jeszcze bardziej atrakcyjne. Wyniki badań na ten temat opublikowano właśnie w specjalistycznym czasopiśmie Ticks and Tick-borne Diseases. Pierwszą autorką pracy jest Martyna Frątczak, studentka weterynarii Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu. W jej powstanie było zaangażowanych osiem osób z sześciu instytucji naukowych (wspomniany Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Uniwersytet Szczeciński i Uniwersytet Zielonogórski – po stronie polskiej, oraz Uniwersytet Szafarika, Uniwersytet Techniczny i Uniwersytet Weterynaryjny ze słowackich Koszyc).
Badane zagadnienie jest niezwykle interdyscyplinarne, stąd niezbędna była współpraca przedstawicieli wielu dyscyplin: lekarzy weterynarii, parazytologów, inżynierów – elektryków i wreszcie biologów znających się na zaawansowanych statystykach – podsumował prof. Piotr Tryjanowski z UPP.
Autorzy badań sprawdzali, jak EMF wpływa na zachowania kleszcza pospolitego Ixodes ricinus, znanego przede wszystkim z przenoszenia boreliozy (za co odpowiadają bakterie z rodzaju Borrelia), ale także riketsjozy (powodowana przez bakterie z rodzaju Rickettsia), czy odkleszczowego zapalenie mózgu (powodowane przez wirusy). Przeprowadzone analizy wykazały, że kleszcze są wręcz przyciągane przez promieniowanie o częstotliwości 900 MHz. To długość promieniowania standardowo wykorzystywana w większości urządzeń mobilnych, w tym smartfonach.
Co jeszcze bardziej zaskakujące, w kierunku promieniowania EMF podążają chętniej kleszcze zainfekowane bakteriami z rodzajów Borrelia oraz Rickettsia – donoszą naukowcy.
Dlaczego kleszcze w ogóle reagują na promieniowanie elektromagnetyczne? Najprawdopodobniej związane jest to z posiadaniem przez nie zmysłu magnetycznego – powszechnego w świecie zwierząt szóstego zmysłu, który wyewoluował w odpowiedzi na ziemskie siły pola geomagnetycznego. Sztuczne promieniowanie elektromagnetyczne może ten zmysł zaburzać i zwiększać ruchliwość kleszczy. Ponadto podejrzewa się, że naturalne promieniowanie elektromagnetyczne – które jest w pewnym, drobnym stopniu wytwarzane przez każdy żywy organizm – pomaga kleszczom wykrywać odpowiednich żywicieli – sugerują naukowcy. Nie wiadomo jednak, na ile mogłaby być to przydatna funkcja, kleszcze opierają się bowiem w wyborze żywiciela głównie na wskazówkach węchowych, wykrywając również wilgoć, ciepło i dwutlenek węgla nadchodzącego potencjalnego gospodarza.
Sami autorzy badania przyznają, że kolejną zagadką jest wpływ bakterii, których nosicielami są kleszcze, na reakcję na promieniowanie elektromagnetyczne. Początkowo może się to wydawać absurdalne, warto jednak zauważyć, że kleszcze ko-ewoluują ze swoimi patogenami od tysięcy lat. Wiele patogenów kleszczy potrafi swoimi gospodarzami odpowiednio manipulować, zmieniając ich metabolizm, płodność, a nawet wpływać na preferencje środowiskowe. Najwidoczniej więc niektóre z nich wpływają na odpowiedź kleszczy na bodźce elektromagnetyczne - sprawiając, że kierują się do nich jeszcze chętniej, niż zazwyczaj – napisali.
To z pewnością zła wiadomość dla osób nie rozstających się z telefonem nawet na łonie natury. Ale dobra dla tych, którzy twierdzą, że dla pełnego wypoczynku warto pozostawić telefon w domu czy samochodzie, a w lesie cieszyć się szumem drzew i śpiewem ptaków, nie zaś dźwiękiem przychodzących wiadomości – podsumowują autorzy badania.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Producenci akumulatorów od lat próbują zastąpić grafitową anodę w akumulatorach litowo-jonowych jej krzemową wersją. Powinno to zwiększyć zasięg samochodów elektrycznych wyposażonych w takie akumulatory. Próby są prowadzone zwykle z użyciem tlenku krzemu lub połączenia krzemu i węgla. Jednak kalifornijska firma Enevate ma nieco inny pomysł – wykorzystuje cienkie porowate warstwy czystego krzemu.
Właściciel i główny technolog firmy, Benjamin Park, który od ponad 10 lat pracuje nad nowymi akumulatorami, twierdzi, że taki materiał jest nie tylko tani, ale pozwala na zwieszenie o 30% zasięgu samochodów elektrycznych wyposażonych w tego typu akumulatory. Co więcej, przedstawiciele Enevate uważają, że w niedalekiej przyszłości tego typu akumulatory po 5-minutowym ładowaniu zapewnią samochodowi 400 kilometrów zasięgu.
Podczas ładowania akumulatorów litowo-jonowych jony litu przemieszczają się z katody do anody. Im więcej jonów jest w stanie przyjąć anoda, tym większa pojemność akumulatora. Krzem może przechowywać nawet 10-krotnie więcej energii niż grafit. Jednak w trakcie pracy akumulatora znacznie się on rozszerza i kurczy, powstają pęknięcia i materiał kruszy się po kilku cyklach ładowania.
Producenci akumulatorów, chcąc obejść ten problem, dodają nieco krzemu do proszku grafitowego. Całość mieszana jest z tworzywem sztucznym działającym jak spoiwo i nakładana na cienką warstwę miedzi. W ten sposób powstaje anoda. Jednak, jak wyjaśnia Park, jony litu najpierw wchodzą w interakcje z krzemem, później z grafitem. Krzem wciąż się nieco rozszerza, a spoiwo jest dość słabe. Tak zbudowana anoda ulega tym szybszej degradacji, im więcej krzemu się w niej znajduje.
Enevate nie używa spoiwa. Firma opracowała własny sposób na bezpośrednie nakładanie na miedź porowatych warstw krzemu o grubości od 10 do 60 mikrometrów. Na wierzch stosuje się dodatkową warstwę, która chroni krzem przed kontaktem z elektrolitem.
Cały proces nie wymaga używania krzemu o wysokiej jakości, więc tego typu anoda kosztuje mniej niż anoda grafitowa o identycznej pojemności. Zaś dzięki temu, że stosowany jest krzem, jony litu mogą bardzo szybko się przemieszczać. W ciągu 5 minut można naładować akumulator do 75% pojemności, nie powodując przy tym zbytniego rozszerzania się krzemu.
Wszystko co potrzebne do wyprodukowania anody można wytwarzać standardowymi metodami przemysłowymi z rolki. Zatem cały proces łatwo jest skalować. Dzięki połączeniu nowej anody z konwencjonalnymi katodami stworzono akumulatory o pojemności do 350 Wh/kg. To o około 30% więcej niż współczesne akumulatory litowo-jonowe.
Enevate już współpracuje z koncernami motoryzacyjnymi. Jej nowe akumulatory powinny trafić do samochodów elektrycznych w sezonie 2024/2025.
« powrót do artykułu
-