Polski uczony współtwórcą przenośnej konsoli do gier, która nie wymaga baterii
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Technologia
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Nieprzewidywalność to jeden z problemów trapiących odnawialne źródła energii. Wiatraki i instalacje fotowoltaiczne czasami wytwarzają tak dużo energii, że są problemy z jej odbiorem, innym zaś razem, gdy energia by się przydała, one akurat nie pracują. Problem rozwiązałyby magazyny energii. Jak wynika z analiz magazyny takie musiałyby kosztować nie więcej niż 20 USD za kilowatogodzinę pojemności, by można było zasilać duże obszary wyłącznie energią słoneczną i wiatrową. Obecnie 100-megawatowy magazyn litowo-jonowy kosztuje 405 USD za kilowatogodzinę. Wkrótce ma się to zmienić.
Donald Sadoway to chemik materiałowy i emerytowany profesor MIT. Jest znanym ekspert w dziedzinie akumulatorów i ekstrakcji metali z rud, autorem wielu ważnych prac na tych polach. W 2010 roku stał się współzałożycielem firmy Ambri, która pracuje nad akumulatorem z ciekłego metalu. Firma informuje, że, w zależności od rodzaju instalacji, już obecnie jej akumulatory kosztują 180–250 USD za kilowatogodzinę pojemności. Do roku 2030 kwota ta ma spaść do 21 USD/kWh. Teraz przyszedł czas na zweryfikowanie tych zapewnień.
Ambri we współpracy z dostawcą energii Xcel Energy rozpocznie w 2024 roku budowę 300-kilowatowego systemu. Ma on zostać uruchomiony do końca przyszłego roku. Będzie to pierwsza instalacja Ambri na skalę przemysłową.
Profesor Sadoway wyjaśnia, że niższa cena akumulatorów z płynnym metalem wynika z wykorzystania prostszych materiałów, prostszej zasady działania oraz mniej skomplikowanego projektu. Ponadto takie akumulatory są znacznie bardziej trwałe od litowo-jonowych. Koncepcja akumulatora na ciekłych metalach czyni zeń świetne rozwiązanie dla zastosowań stacjonarnych. Akumulator jest niepalny i jest odporny na spadek wydajności. Mamy dane z tysięcy cykli ładowania/rozładowywania. Wynika z nich, że akumulatory te po 20 latach pracy powinny zachować 95% oryginalnej pojemności, stwierdza uczony.
Urządzenia firmy Ambri wykorzystują trzy ciekłe warstwy, oddzielone dzięki temu, że mają różną gęstość. Najgęstsza z nich to katoda z ciekłego antymonu. Znajduje się ona na samym dole. Na samej górze zaś jest anoda z mieszaniny wapnia. Warstwy te rozdzielone są elektrolitem z soli chlorku wapnia. Podczas rozładowywania anoda uwalnia jony wapnia, które przemieszczają się przez elektrolit do katody, tworząc tam mieszaninę wapniowo-antymonową. Podczas ładowania zachodzi proces odwrotny. Nie ma membrany, nie ma separatora. Wszystkie te elementy zapewniają prostotę budowy i odporność, cieszy się Sadoway.
Jeszcze 10 lat temu specjaliści z Ambri eksperymentowali z litem i magnezem w anodzie. Ze względu na koszty zdecydowali się na wapń. To jednak spowodowało, że prace nad akumulatorami znacznie się wydłużyły. Wszystkie te wspaniałe rzeczy, które dotychczas opracowaliśmy na potrzeby akumulatorów litowo-jonowych okazały się w tym przypadku nieprzydatne. Zachodzą tu inne procesy chemiczne, mamy tutaj inny projekt. Musieliśmy więc opracować wszystko od nowa, w tym urządzenia do produkcji naszych akumulatorów, wyjaśnia naukowiec.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Sprzątacz wyłączył zamrażarkę w uczelnianym laboratorium, ponieważ zepsuty sprzęt wydawał drażniący dźwięk. W ten sposób zniszczył próbki i inne materiały, niwecząc przeszło dwie dekady badań. Rensselaer Polytechnic Institute w Troy domaga się od firmy, która go zatrudniła, ponad 1 mln dolarów. Kwota ta ma stanowić odszkodowanie i pokryć opłaty prawne.
Uczelnia nie pozwała sprzątacza, ale zatrudniającą go firmę Daigle Cleaning Systems Inc., wskazując na niewłaściwe przeszkolenie i nadzorowanie personelu. Daigle Cleaning Systems Inc. świadczyła uczelni usługi przez kilka miesięcy 2020 roku (kontrakt opiewał na 1,4 mln dol.).
Michael Ginsberg, prawnik reprezentujący Rensselaer Polytechnic Institute, podkreślił w wypowiedzi dla CNN-u, że zaistniała sytuacja jest skutkiem ludzkiego błędu. Kluczem do jej interpretacji jest fakt, że firma nie przeszkoliła odpowiednio swojego personelu. Sprzątacz nie powinien bowiem próbować rozwiązywać problemów elektrycznych.
W zamrażarce znajdowały się m.in. hodowle komórkowe i próbki, w przypadku których, jak napisano w pozwie złożonym w Sądzie Najwyższym Hrabstwa Rensselaer, niewielkie wahania temperatury rzędu trzech stopni mogły wyrządzić katastrofalne szkody.
Materiał przechowywany w zamrażarce wymagał zachowania temperatury -80°C. Prof. K.V. Lakshmi, dyrektorka Baruch '60 Center For Biochemical Solar Energy Research, stwierdziła, że alarm włączył się ok. 14 września 2020 r., bo temperatura wzrosła do -78°C. Zespół naukowców ustalił, że mimo to próbkom i kulturom nic się nie stało. Ponieważ przez ograniczenia pandemiczne naprawa mogła się rozpocząć dopiero po tygodniu, na drzwiczkach zamrażarki umieszczono ostrzegający napis: Urządzenie piszczy, bo znajduje się w naprawie. Proszę go nie przesuwać ani nie odłączać. Nie ma potrzeby sprzątania tego obszaru. Jeśli chcesz wyłączyć dźwięk, przez 5-10 s przyciśnij guzik wyciszania alarmu. Zamiast tego 17 września sprzątacz wyłączył obwód zasilający zamrażarkę.
Nim naukowcy zorientowali się, co się stało, temperatura podniosła się aż o 50 stopni. Większość próbek uległa zniszczeniu. W raporcie sporządzonym przez uczelniany zespół ds. bezpieczeństwa publicznego napisano, że sprzątacz myślał, że włącza obwód zasilający, tymczasem w rzeczywistości było dokładnie na odwrót. Podczas rozmów z prawnikami nadal wydaje się przekonany, że nie zrobił nic złego i próbował po prostu pomóc.
Badania nad fotosyntezą prowadzone przez prof. K.V. Lakshmi mogły być przełomowe dla dalszego rozwoju paneli słonecznych.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Uniwersytetu Jagiellońskiego opracowali technologie, które pozwalają uniezależnić się od zagranicznych dostawców drogich metali i grafitu do akumulatorów, spełniają wymogi zielonej chemii, część z nich nie pozostawia śladu węglowego, a jakby tego było mało, prototypowe akumulatory mają parametry porównywalne lub lepsze od już istniejących. Z badań Zespołu Technologii Materiałów i Nanomateriałów Wydziału Chemii UJ, na czele którego stoi profesor Marcin Molenda, wynika, że za pomocą tzw. zielonej chemii można produkować bardziej ekologiczne akumulatory oraz uniezależnić się od rzadkich i szkodliwych dla środowiska materiałów.
Jedną z technologii opracowanych przez zespół Molendy jest CAG, która pozwala na wytwarzanie materiałów na anody z żelu węglowego. Żel taki (carbogel) pozyskuje się ze skrobi, której źródłem mogą być ziemniaki, ryż czy kukurydza. Skrobię poddaje się żelatynizacji z użyciem wody, a następnie kontrolowanej pirolizie, w której spalane są wydzielające się gazy. Jak zapewniają naukowcy, CAG pozwala całkowicie zastąpić grafit naturalny i syntetyczny, metoda charakteryzuje się zerowym śladem węglowym, oparta jest na bezpiecznym łańcuchu dostaw surowca i nie cierpi na tym wydajność samego urządzenia. Żywotność CAG wynosi ponad 1500 cykli ładowania/rozładowania, a uzyskany tą metodą materiał można zintegrować z dowolnymi nowoczesnymi katodami w akumulatorach LiIon.
Opracowany carbogel jest odpowiedni do produkcji zielonych ogniw litowo-jonowych o obniżonym śladzie węglowym. Ogromną korzyścią jest przy tym swobodny dostęp do surowca i całkowite uniezależnienie się od zagranicznych dostawców grafitu. CAG wykazuje porównywalną gęstość energii w porównaniu do akumulatorów z naturalnym grafitem, a dodatkowo ma tę przewagę, że pozwala na uzyskanie wyższej mocy, zapewnia profesor Molenda.
Kolejną z technologii opracowanych na UJ jest LKMNO. Pozwala ona na produkcję wysokonapięciowych katod do akumulatorów litowo-jonowych bez korzystania z kobaltu, z 5-krotnie mniejszą ilością niklu i 2-krotnie niższą zawartością litu w porównaniu do akumulatorów NMC (litowo-niklowo-manganowo-kobaltowych). Również i tutaj wykorzystywana jest zielona chemia o dość niskiej energochłonności całego procesu. Co więcej, podczas produkcji tego typu katody nie powstają odpady płynne i stałe, a gazy są przetwarzane do dwutlenku węgla, azotu i pary wodnej. Katody LKMNO można łączyć z różnymi typami anod – w tym CAG – i współczesnymi elektrolitami. Takie katody szczególnie nadają się do ogniw o dużej mocy i pojemności, np. samochodów elektrycznych.
Koszt wytworzenia katody LKMNO jest dwukrotnie mniejszy w porównaniu z kosztami produkcji najnowocześniejszych katod klasy NMC, w których jest nikiel, mangan i kobalt. Dodatkową przewagą naszego rozwiązania jest to, iż użyty w akumulatorze lit, którego potrzeba dwukrotnie mniej niż w NMC, jest w pełni efektywny. We współczesnych bateriach litowo-jonowych lit, który jest dość kosztowny, pracuje w około 50 proc. To czyste marnotrawstwo. W modelu LKMNO jest on wykorzystany w 100 procentach, stwierdza profesor Molenda.
Na anodzie i katodzie się jednak nie kończy. Polscy naukowcy stworzyli też CCL (Carbon Conductive Layer), czyli nanotechnologiczną metodę precyzyjnego pokrywania materiałów aktywnych akumulatora cienka powłoką węgla. Grubość takiej powłoki, liczona w nanometrach, może być dostosowana już na etapie produkcji do przeznaczenia i sposobu działania akumulatora, co pozwala na znaczne zagęszczanie energii. Jednak największym atutem wynalazku jest praktyczne wyeliminowanie ryzyka samozapłonu akumulatora.
Materiał węglowy dodawany do akumulatorów ma na celu zapewnić odpowiednie przewodnictwo elektryczne. Dotychczas stosowane technologie nie pozwalają jednak w precyzyjny sposób rozmieszczać cząsteczek węglowych pomiędzy ziarnami materiałów aktywnych. W rezultacie do akumulatorów dodawane są znaczne ilości węgla, a im jest go więcej, tym mniejsze są możliwości zagęszczania w nich energii. Ponieważ akumulator podczas pracy podlega wahaniom temperatury, przy nierównomiernie rozmieszczonych cząsteczkach materiału węglowego wzrasta ryzyko uruchomienia nieodwracalnej reakcji samozapłonu akumulatora. Nasza powłoka CCL eliminuje takie ryzyko, ponieważ ziarna materiału aktywnego w akumulatorze są szczelnie pokryte, co skutecznie je od siebie oddziela. Taka bateria, nawet gdy dojdzie w niej do zwarcia, będzie rozładowywać się znacznie wolniej i nie ulegnie samozapłonowi. Powłoka CCL pokrywa na tyle szczelnie i trwale materiał aktywny, że nawet w przypadku, gdy ma on porowatą strukturę, dostaje się ona w zagłębienia, a przy znacznych wahaniach temperatur utrzymuje się ona na swojej pozycji, cieszy się profesor Moleda. Żywotność prototypowych ogniw zbudowanych z użyciem CCL sięgała 3000 cykli.
Centrum Transferu Technologii UJ poszukuje obecnie inwestora lub producenta, który zbuduje instalację pilotażową i ustandaryzuje produkcję nowego typu ogniw w skali przemysłowej.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Większość ludzi korzysta z urządzeń elektronicznych. Gdy zaczynają one szwankować, bądź gdy pojawi się nowszy model, znaczna część użytkowników bez zastanowienia wyrzuca stare urządzenie i zastępuje je nowym. Dlatego śmieci elektroniczne są najszybciej rosnącą kategorią odpadów. Każdego roku wyrzucamy około 40 milionów ton elektroniki. A problem narasta, gdyż im więcej elektroniki wokół nas – a np. w przeciętnym amerykańskim gospodarstwie domowym znajdują się już 24 urządzenia elektroniczne – tym krótszy średni czas użytkowania urządzenia. Naukowcy z University of Chicago postanowili sprawdzić, czy można zmienić relacje pomiędzy człowiekiem a gadżetem poprzez dosłowne... ożywienie gadżetu.
Eksperyment przywodzi na myśl popularną zabawkę tamagotchi. Jasmine Lu i profesor Pedro Lopes wykorzystali śluzowca z gatunku Physarum polycephalum do pomocy w zasilaniu smartwatcha. Urządzenie w pełni działa tylko wówczas, gdy przewodzący prąd organizm jest zdrowy. A to wymaga dbałości ze strony użytkownika.
Zmusiliśmy w ten sposób użytkowników do przemyślenia swojego związku z urządzeniem na wiele różnych sposobów. Gdy rozmawialiśmy z nimi o ich doświadczenia ze standardowymi smartwatchami, opaskami i inną ubieralną elektroniką, ludzie mówili, że wykorzystują te urządzenia utylitarnie, w konkretnym celu. Jednak w przypadku naszego urządzenia to podejście się zmieniło, bardziej odczuwali tutaj dwukierunkowy związek i przywiązanie, gdyż musieli opiekować się żywym organizmem. Czuli, że nie mogą go wyrzucić czy zamknąć w szufladzie, mówi Jasmine Lu.
Zbudowane przez Lu zegarki pokazują godzinę i mierzą puls właściciela. Jednak druga z ich funkcji jest całkowicie zależna od kondycji śluzowca. Organizm znajduje się w jednej z części specjalnego pojemnika. Użytkownik musi regularnie odżywiać go wodą i płatkami owsianymi. Dzięki temu śluzowiec rozrasta się i dociera do drugiej części pojemnika. Powstaje obwód elektryczny, który aktywuje funkcję pomiaru tętna. Śluzowiec, gdy nie jest odpowiednio odżywiany, przestaje się rozrastać, wchodzi w stan uśpienia, w którym może pozostawać całymi latami.
W eksperymencie wzięło udział 5 osób, które nosiły urządzenie przez dwa tygodnie. W ciągu pierwszych 7 dni zadaniem użytkowników było dbanie o śluzowca tak, by doszło do aktywowania funkcji pomiaru tętna. W drugim tygodniu poproszono ich, by zaprzestali karmienia, by śluzowiec wysechł, a pomiar tętna się wyłączył. Przez cały czas trwania eksperymentu użytkownicy mieli opisywać swoje myśli i odczucia względem urządzenia w dzienniczku, odpowiadali też na pytania eksperymentatorów.
Okazało się, że użytkownicy czyli się mocno związani z zegarkiem. Niektórzy stwierdzili, że traktowali go jak domowego pupila, nadali mu imię, a gdy byli chorzy, prosili kogoś innego, by karmił śluzowca. Przyznali, że ich związek z organizmem był silniejszy niż z wirtualnymi bytami, jak tamagotchi czy Simy. Jeszcze bardziej zaskakujące była reakcja uczestników eksperymentu na prośbę, by przestali karmić organizm. Zaczęli oni odczuwać winę, a nawet żałobę. Byli w szoku. Niemal każdy upewniał się, czy na pewno ma to zrobić, mówi Lopes.
Lu i Lopes zaprezentowali wyniki swoich badań podczas 2022 ACM Symposium on User Interface Software and Technology, jednej z najważniejszych konferencji dotyczących interakcji ludzi i komputerów. Uczeni mają nadzieję, że zainspiruje to przemysł do tworzenia kreatywnych urządzeń zasilanych dzięki śluzowcom i zachęci projektantów do tworzenia technologii, których ludzie mniej chętnie będą się pozbywali i nawiązywali z nimi silniejsze więzi. Chcą, by dzięki temu więcej osób oddawało zepsute urządzenia do naprawy, a nie pozbywało się ich, generując kolejne miliony ton odpadów.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Rosnąca popularność samochodów elektrycznych (EV) często postrzegana jako problem dla sieci elektroenergetycznych, które nie są dostosowane do nowego masowego źródła obciążenia. Naukowcy z Uniwersytetu w Lejdzie oraz amerykańskiego Narodowego Laboratorium Energii Odnawialnej podeszli do zagadnienia z innej strony. Z analizy wynika, że w ciągu najbliższych lat EV mogą stać się wielkim magazynem energii ze źródeł odnawialnych, stabilizując energetykę słoneczną i wiatrową.
Energia z wiatru i słońca to najszybciej rosnące źródła energii. So to jednak źródła niestabilne, nie dostarczają energii gdy wiatr nie wieje, a słońce nie świeci. Z analizy, opublikowanej na łamach Nature Communications, dowiadujemy się, że rolę stabilizatora mogą odegrać samochody elektryczne. Obecnie większość ich właścicieli ładuje samochody w nocy. Autorzy badań uważają, że właściciele takich pojazdów mogliby podpisywać odpowiednie umowy z dostawcami energii. Na jej podstawie dostawca energii sprawowałby kontrolę nad ładowaniem samochodu w taki sposób, by z jednej strony zapewnić w sieci odpowiednią ilość energii, a z drugiej – załadować akumulatory do pełna. Właściciel samochodu otrzymywałby pieniądze za wykorzystanie jego pojazdu w taki sposób, wyjaśnia główny autor badań, Chengjian Xu.
Co więcej, gdy pojemność akumulatorów zmniejsza się do 70–80 procent pojemności początkowej, zwykle nie nadają się one do zastosowań w transporcie. Jednak nadal przez wiele lat mogą posłużyć do stabilizowania sieci elektroenergetycznych. Dlatego też, jeśli kwestia taka zostanie uregulowana odpowiednimi przepisami, akumulatory takie mogłyby jeszcze długo służyć jako magazyny energii.
Z wyliczeń holendersko-amerykańskiego zespołu wynika, że do roku 2050 samochody elektryczne oraz zużyte akumulatory mogą stanowić wielki bank energii o pojemności od 32 do 62 TWh. Tymczasem światowe zapotrzebowanie na krótkoterminowe przechowywanie energii będzie wówczas wynosiło od 3,4 do 19,2 TWh. Przeprowadzone analizy wykazały, że wystarczy, by od 12 do 43 procent właścicieli samochodów elektrycznych podpisało odpowiednie umowy z dostawcami energii, a świat zyska wystarczające możliwości przechowywania energii. Jeśli zaś udałoby się wykorzystać w roli magazynu energii połowę zużytych akumulatorów, to wystarczy, by mniej niż 10% kierowców podpisało umowy z dostawcami energii.
Już w roku 2030 w wielu regionach świata EV i zużyte akumulatory mogą zaspokoić popyt na krótkoterminowe przechowywanie energii.
Oczywiście wiele tutaj zależy od uregulowań prawnych oraz od tempa popularyzacji samochodów elektrycznych w różnych regionach świata. Autorzy badań zauważają też, że wielką niewiadomą jest tempo degradacji akumulatorów przyszłości, które będzie zależało m.in. od postępu technologicznego, czy też tempo rozwoju systemów zarządzania energią. Nie wiadomo także, czy nie zajdą radykalne zmiany w samym systemie transportowym. Nie można wykluczyć np. zmiany przyzwyczajeń i rozpowszechnienia się komunikacji zbiorowej czy systemów wspólnego użytkowania pojazdów, na dostępność samochodów i akumulatorów może też wpłynąć rozpowszechnienie się pojazdów autonomicznych.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.