Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Akumulatory samochodów elektrycznych mogą działać całe lata dłużej, niż się wydaje
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Technologia
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Neurolog Carina Heller poddała się w ciągu roku 75 badaniom rezonansem magnetycznym, by zebrać dane na temat wpływu pigułek antykoncepcyjnych na mózg. Pierwszą pigułkę antykoncepcyjną dopuszczono do użycia w USA w 1960 roku i już po dwóch latach przyjmowało ją 1,2 miliona Amerykanek. Obecnie z pigułek korzysta – z różnych powodów – około 150 milionów kobiet na całym świecie, co czyni je jednymi z najczęściej używanych leków. I chociaż generalnie są one bezpiecznie, ich wpływ na mózg jest słabo poznany.
Dlatego też Heller postanowiła sprawdzić to na sobie. Zwykle bowiem eksperymentalne obrazowanie mózgu z wykorzystaniem MRI prowadzone jest na niewielkich grupach, a każda osoba poddawana jest badaniu raz lub dwa razy. Takim badaniom umykają codzienne zmiany w działaniu czy morfologii mózgu.
Pani Heller najpierw pozwoliła przeskanować swój mózg 25 razy w ciągu 5 tygodni. Rejestrowano wówczas zmiany zachodzące podczas jej naturalnego cyklu. Klika miesięcy później zaczęła brać pigułki antykoncepcyjne i po trzech miesiącach poddała się kolejnym 25 skanom w ciągu 5 tygodni. Wkrótce po tym przestała brać pigułki, odczekała 3 miesiąca i została poddana ostatnim 25 skanom w 5 tygodni. Po każdym skanowaniu pobierano jej też krew do badań oraz wypełniała kwestionariusz dotyczący nastroju.
Heller zaprezentowała wstępne wyniki swoich badań podczas dorocznej konferencji Towarzystwa Neuronauk. Uczona zauważyła, że w trakcie naturalnego cyklu dochodzi do regularnych zmian w objętości mózgu i liczbie połączeń pomiędzy różnymi regionami. W czasie brania pigułek objętość mózgu była nieco mniejsza, podobnie jak liczba połączeń. Po odstawieniu pigułek jej mózg w większości powrócił do naturalnego cyklu zmian.
Uczona planuje też porównać wyniki swoich badań MRI z wynikami badań kobiety z endometriozą, niezwykle bolesną, niszczącą organizm i życie chorobą, która jest jedną z głównych przyczyn kobiecej niepłodności. Uczona chce sprawdzić, czy zmiany poziomu hormonów w mózgu mogą mieć wpływ na rozwój choroby.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Symulacje przeprowadzone na Uniwersytecie w Toronto wskazują, że szybkie rozpowszechnienie samochodów elektrycznych może mieć olbrzymie znaczenie dla zdrowia całej populacji. Naukowcy z Department of Civil & Mineral Engineering i Saudi Aramco stwierdzili, że gwałtowny wzrost liczby samochodów elektrycznych w USA, w połączeniu ze znacznym zwiększeniem produkcji energii ze źródeł odnawialnych, przyniósłby korzyści w obszarze ochrony zdrowia, których wartość wyniosłaby od 84 do 188 miliardów dolarów do roku 2050. Nawet scenariusze z wolniejszym rozpowszechnianiem się samochodów elektrycznych i odnawialnych źródeł energii wykazały korzyści idące w dziesiątki miliardów USD.
Gdy specjaliści badają wpływ samochodów elektrycznych, zwykle skupiają się na emisji dwutlenku węgla i jego wpływie na miany klimatu, mówi profesor Marianne Hazopoulou. Jednak CO2 nie jest jedyną substancją, emitowaną przez rury wydechowe. Silniki spalinowe wytwarzają wiele zanieczyszczeń powietrza, które mają duży wpływ na zdrowie ludzi. I wpływ ten można zmierzyć, dodaje uczona.
W badaniach brali też udział doktor Jean Schmitt, profesorowie Daniel Posen i Heather Maclean, oraz badacz z największego na świecie koncernu naftowego, Amir F.N. Abdul-Manan z należącego do Saudi Aramco Strategic Transport Analysis Team.
Wymienieni eksperci specjalizują się w badaniu cyklu życiowego produktów. Swoje doświadczenie wykorzystali już wcześniej do stworzenia modelu komputerowego oceniającego wpływ elektryfikacji transportu na rynek w USA. Wykazali wówczas, że samo przejście na transport elektryczny nie wystarczy, by spełnić cele porozumienia paryskiego. Teraz postanowili zająć się wpływem samochodów elektrycznych na ludzkie zdrowie.
Uczeni wykorzystali swój model komputerowy do przeprowadzenia symulacji tego, co dzieje się z innymi niż CO2 produktami spalania. Modelowanie tych zanieczyszczeń jest bardzo różne od modelowania CO2, które pozostaje w atmosferze przez dziesięciolecia i jest w niej dobrze wymieszane. Te inne zanieczyszczenia oraz ich wpływ na zdrowie, oddziałują bardziej miejscowo. Ważne są tutaj zarówno poziom emisji, jak i jej miejsce, wyjaśnia profesor Posen.
Co prawda samochody elektryczne nie emitują zanieczyszczeń, ale również mogą być odpowiedzialne za ich powstawanie, jeśli są zasilane energią produkowaną z paliw kopalnych. Jednocześnie przenoszą te zanieczyszczenia z dróg do elektrowni. Zatem narażone są na nie bardziej społeczności żyjące w pobliżu zakładów produkcji energii.
Obecnie produkowane samochody spalinowe wytwarzają znacznie mniej zanieczyszczeń, niż samochody wyprodukowane 20 lat temu. Tych ostatnich wciąż wiele jeździ po drogach. Jeśli więc chcemy uczciwie porównać samochody elektryczne z samochodami spalinowymi, musimy wziąć pod uwagę, że emisja z samochodów spalinowych będzie jeszcze bardziej spadała w miarę, jak starsze pojazdy będą wycofywane z użytkowania. Musimy też brać pod uwagę strukturę produkcji energii, w tym fakt, że energia odnawialna ma coraz większy udział, wyjaśnia doktor Schmitt.
Naukowcy wybrali dwa główne scenariusze, na podstawie których symulowali sytuację do roku 2050. Pierwszy z nich zakładał, że nie produkujemy już więcej żadnego samochodu elektrycznego, a jednocześnie starsze samochody spalinowe są zastępowane nowszymi, bardziej efektywnymi pojazdami. Według drugiego scenariusza, prowadzona jest szybka elektryfikacja transportu i po roku 2035 sprzedawane są wyłącznie samochody elektryczne. Ten drugi scenariusz badacze nazwali „agresywnym”, ale przypomnieli, że jest on zgodny z deklaracjami wielu krajów. Na przykład Norwegia planuje, że już w przyszłym roku w kraju tym sprzedawane będą wyłącznie samochody elektryczne, a Kanada deklaruje, że samochody spalinowe nie będą sprzedawane najpóźniej od roku 2035.
Dla obu scenariuszy ustanowiono cały szereg warunków i symulowano poziom zanieczyszczeń powietrza w USA. Następnie naukowcy wykorzystali metodologię używaną przez epidemiologów, firmy ubezpieczeniowe i analityków rządowych do powiązania poziomów zanieczyszczeń z szacunkami takimi jak utracone lata życia oraz ich wartość gospodarcza.
Nasza symulacja pokazuje, że szybkie rozpowszechnianie się samochodów elektrycznych pomiędzy dniem dzisiejszym a rokiem 2050, przyniesie skumulowane korzyści dla zdrowia publicznego liczone w setkach miliardów dolarów, mówi Posen. To bardzo znaczący wynik, ale trzeba tutaj podkreślić, że korzyści te można osiągnąć tylko wówczas, gdy systemy produkcji energii elektrycznej będą stawały się coraz bardziej ekologiczne. Już teraz odchodzimy od paliw kopalnych i trend ten prawdopodobnie będzie też obecny w przyszłości. Na potrzeby naszych symulacji rozważyliśmy też scenariusz, w którym miks energetyczny się nie zmienia i udział poszczególnych rodzajów energii jest taki sam jak obecnie. W takim przypadku lepiej byłoby zastąpić wszystkie stare samochody spalinowe nowymi. To również nie jest zbyt realistyczny scenariusz, wyjaśnia Posen.
Warto więc zadać sobie kolejne pytanie. Czy ważniejsza jest dekarbonizacja transportu poprzez szerokie rozpowszechnienie samochodów elektrycznych czy też najpierw należy zdekarbonizować produkcję energii, bo to ona jest źródłem zanieczyszczeń generowanych przez samochody elektryczne.
Żeby odpowiedzieć na to pytanie, musimy zdać sobie sprawę z tego, że kupowane dzisiaj samochody będą jeździły po drogach przez kolejne dekady. Jeśli będziemy sprzedawali więcej samochodów spalinowych to, niezależnie od ich efektywności, będą one przez lata zanieczyszczały środowisko i negatywnie wpływały na ludzkie zdrowie. Musimy dekarbonizować źródła produkcji energii, i to robimy, ale nie możemy czekać na zakończenie tego procesu, by rozpowszechniać samochody elektryczne, wyjaśnia Hatzopoulou.
« powrót do artykułu -
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
Ostatnio często słyszymy o pożarach samochodów elektrycznych. Powstaje wrażenie, jakoby miały one miejsce bardzo często. Czy jednak rzeczywiście pojazdy elektryczne płoną częściej niż samochody spalinowe? Analiza danych z USA przeprowadzona przez porównywarkę ubezpieczeń AutoinsuranceEZ oraz dane Szwedzkiej Agencji Bezpieczeństwa Publicznego pokazują, że samochody elektryczne są bezpieczniejsze pod względem zagrożenia pożarowego od samochodów spalinowych. Największe zaś ryzyko stwarzają hybrydy.
W ubiegłym roku analitycy z AutoinsuranceEZ przyjrzeli się danym zgromadzonym przez amerykańskie Narodową Radę Bezpieczeństwa Transportu (NTHB), Biuro Statystyk Transportu (BTS) oraz rządowym informacjom nt. samochodów, które sami producenci ściągnęli z rynku z powodu zagrożenia pożarowego. Z analizy wynika, że najbardziej ryzykownym typem pojazdu są hybrydy. Na każdych 100 000 sprzedanych hybryd zanotowano 3474,5 pożarów. Na drugim miejscu uplasowały się samochody spalinowe, z których płonie 1529,9 na 100 tysięcy sprzedanych. Jeśli zaś chodzi o pojazdy elektryczne, to zanotowano 25,1 pożarów na 100 000 sprzedanych.
Eksperci sprawdzili też, ile pojazdów zostało ściągniętych z rynku z powodu ryzyka pożaru. I tak na przykład w roku 2020 Hyundai poinformował, że 430 000 sztuk spalinowego modelu Elantra jest zagrożonych pożarem. Ryzyko stwarzała instalacja elektryczna. W tym samym roku konieczna była naprawa usterki w 308 000 spalinowych modeli Kia Cadenza i Kia Sportage. Również tutaj problemem była instalacja elektryczna. Z kolei w 95 000 spalinowych Huyndai Genesis zagrożenie pożarowe stwarzał ABS, a producent McLarena Senny i McLarena 720S poinformował o wyciekach paliwa z 2800 samochodów.
Narażone były też, oczywiście, samochody elektryczne. Pojawiła się konieczność naprawy usterek w 82 000 sztuk Huyndaia Kona i 70 000 Chryslera Pacifica. Tutaj problemem był akumulator. On też stwarza problemy w pojazdach hybrydowych.
Jak więc wynika z dostępnych danych, w przypadku samochodów elektrycznych i hybrydowych pożary są powodowane przez usterki w akumulatorach, podczas gdy w pojazdach spalinowych przyczyn jest więcej i zagrożenie stanowiły układ elektryczny, wycieki paliwa oraz usterki w ABS.
Dane z USA znajdują potwierdzenie w informacjach ze Szwecji. Na koniec 2022 roku u naszych północnych sąsiadów po drogach jeździło 610 716 samochodów elektrycznych i hybrydowych oraz 4 396 827 samochodów spalinowych. W tym czasie doszło do 106 pożarów elektrycznych środków transportu. Najczęściej, bo 38 razy, płonęły skutery, zanotowano 23 pożary samochodów osobowych i 20 pożarów rowerów.
Szwedzi informują, że w ciągu ostatnich trzech lat liczba pożarów samochodów elektrycznych utrzymuje się na stałym poziomie około 20 rocznie, mimo że w tym czasie liczba samochodów tego typu zwiększyła się niemal dwukrotnie. To oznacza, że statystyczne ryzyko pożaru spada. W latach 2018–2020 w Szwecji zanotowano 81 pożarów samochodów elektrycznych. Do 17 doszło w czasie jazdy (zaliczono tutaj pożary w wyniku wypadków drogowych), 18 miało miejsce w trakcie ładowania, a w przypadku 46 nie ustalono w jakich warunkach pożar miał miejsce.
Jak już wspomnieliśmy, w 2022 roku spłonęły w Szwecji 23 elektryczne i hybrydowe samochody pasażerskie. W tym samym roku całkowita liczba pożarów samochodów pasażerskich w Szwecji to około 3400 rocznie. Biorąc pod uwagę liczbę samochodów różnych typów trzeba stwierdzić, że zapaliło się 0,004% samochodów elektrycznych i hybrydowych oraz 0,09% samochodów spalinowych. Wśród pożarów pojazdów spalinowych układ elektryczny bądź akumulatory były przyczyną 656 pożarów.
Z dostępnych polskich danych wynika, że w ubiegłym roku doszło w naszym kraju do 10 pożarów samochodów elektrycznych (na 29 780 zarejestrowanych) i 8333 pożarów samochodów spalinowych (na ok. 20 milionów zarejestrowanych). Zatem współczynnik pojazdów, które uległy pożarowi wynosi, odpowiednio, 0,03 i 0,04 procent.
Głównym problemem związanym z pożarami samochodów elektrycznych, nie jest więc częstotliwość ich występowania, a trudności z ugaszeniem.
« 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
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.