ядерный аккумулятор

Хайп вокруг открытий в сфере хранения энергии

Несколько раз видел комменты на джое, касательно того, что учёные нам всё время обещают революцию в сфере хранения энергии, но она всё не происходит.
Сегодня обнаружил короткое но познавательное видео на эту тему (на английском)

Для тех кому впадлу смотреть 6 минут или кто не может в английский:
Батареи должны отвечать целой кучи критериев, чтобы получить своё место на рынке

Ёмкие, мощные, иметь много циклов перезарядки, не засирать природу, долговечные, безопасные
исходя из пункта требований выше, умные люди составили таблицу инноваций и их примерного появления на рынке + их потенциальное влияние на рынок

чем левее, тем круче; чем выше - тем меньше ждать
Ну а это график соотношения "технология - где она на хайпе". чем правее, тем лучше.

На этом всё. Картинки все с видоса, так что за инфу не отвечаю =)

Автопроизводители пытаются заменить литий в аккумуляторах электрокаров

Производство лития для литиево-ионных аккумуляторов в мире явно не догоняет производство электрокаров, являясь к тому же дорогим и экологически грязным процессом. Автопроизводители предлагают альтернативу.

Китайское совместное предприятие, в котором участвует "Volkswagen", представило автомобиль, в аккумуляторах которого вместо дорогого и дефицитного лития используется дешёвый и распространенный натрий. Насколько перспективной может быть эта разработка?

Автомобиль бренда "Sehol", который принадлежит совместному китайскому предприятию по производству электромобилей "Volkswagen Anhui" и "JAC Motors" – это небольшой автомобиль, вроде малолитражки. Его главная особенность – это натриево-ионная батарея от производителя аккумуляторов "Hina Battery". Тестовый образец имеет запас хода в 250 километров. Вроде, немного, но для города вполне достаточно. Конечно, натрий-ионные батареи имеют меньшую ёмкость. Зато компоненты для них в 50 раз дешевле и экологичнее. И при этом натрий, в отличие от лития можно добывать в избытке из простой морской воды или каменной соли. Это направление, которым в последние годы занимаются многие крупные производители и в разной степени все они добились того или иного успеха, говорит главный редактор журнала "За рулём" Максим Кадаков:

«Натрий-ионными аккумуляторами серьёзно занимаются в Корее, несколько компаний занимаются этим в Китае. Натриевые аккумуляторы интересны. Прежде всего, более доступным и более дешёвым сырьём. Натрий дешевле лития раз в 50 или 100. Кроме того натриевые батареи терпимее относятся к полному разряду "до нуля" и лучше переносят низкие температуры. В чём натриевые батареи проигрывают пока: во-первых, в не доведённости технологий, потому что опытные образцы – это ещё не серийное производство, во-вторых, меньшей ёмкостью – примерно в два раза, чем у литий-ионных того же размера. Разработок много, но путь от опытных образцов до серийного производства непредсказуем».

В среднем для автомобильного аккумулятора надо как минимум десятькилограмм чистого лития. После пандемийного спада цена на него стала резко расти и достигала к началу нынешнего года 80 тысяч долларов за тонну. И хотя после этого она несколько снизилась, всё большая зависимость от этого металла у многих вызывает тревогу.

Кроме того, производство лития – вещь мягко говоря, небезупречная с экологической точки зрения. Незадолго до Нового года руководитель литиевых операций американской химкомпании "Albemarle Corp". Эрик Норрис в интервью "Financial Times" выразил уверенность, что цены на литий будут оставаться на высоком уровне, а спрос на него расти со скоростью дополнительные 200 тысяч тонн каждый год. То есть, исходя из нынешней динамики, к 2040 году производство лития потребуется увеличить в 40 раз. Все осознают, что это тупиковый путь, говорит автоэксперт Артём Бобцов:

«На сегодняшний момент, в стоимости электромобиля, стоимость батареи составляет до 40%. Конечно, все производители хотели бы этот компонент удешевить. Не все продвинулись в этом направлении. "Toyota" много экспериментировала с водородной технологией, но не смогла её достаточно удешевить для того, чтобы сделать водородные автомобили по более привлекательной цене, и была вынуждена вернуться полностью к электротяге. Многие производители экспериментировали с графеновыми батареями, но они получаются дороже, чем обычные литиевые. Пока все продолжают использовать литиевую технологию, хотя все понимают, что она конечна, потому, что заявляемые объемы производства электромобилей на ближайшие десять лет существенно превосходят возможности по добыче этого металла».

Всего по данным "Геологической службы" США, разведанные запасы лития в мире составляют порядка 86 миллионов тонн. По его добыче лидируют Австралия, Чили и Аргентина. Также запасы обнаружены в Боливии, Китае, Афганистане. В России 50% запасов лития сосредоточено в редкометалльных месторождениях в Мурманской области.

Больше всего складывающаяся ситуация тревожит Европу, которая приняла решение полностью прекратить продажи автомобилей с двигателями внутреннего сгорания уже в 2035 году. И это при том, что собственной добычи лития у неё пока нет. Существуют, правда, планы по достаточно скромному его производству во Франции и еще более расплывчатые – в Португалии, где предполагаются его значительные залежи. Но, хотя это пока ещё лишь планы, они уже встречают ожесточенные протесты экологов.

Источник:  "BFM.ru", Андрей Жвирблис.

Исследователи решили главную проблему литий-металлических аккумуляторов / Совершен прорыв в разработке литий-кислородных аккумуляторов

Физический контакт с фольгой уменьшает толщину пленки, но добавление ионов лития уравновешивает это, объясняет Родриго Сальватьера, один участников исследования.

Во время работы батареи пленка выпускает заряд ионов, а слой литиевого анода восполняет запас, поддерживая ее способность сопротивляться росту дендритов.

Во время испытания пленка из нанотрубок эффективно подавила рост дендритов в ходе 580 циклов заряда/разряда батареи с сульфурированным углеродным катодом. Его изобретение — тоже заслуга Университета Райс.

Литий-металлические элементы сохранили 99,8% выхода по току — показателя, свидетельствующего об эффективности движения электронов внутри системы.

2. Литий-кислородные батареи обладают высокой плотностью энергии, но крайне быстро изнашиваются. Канадские ученые нашли способ решить проблему. Созданный ими прототип выдерживает до 150 циклов подзарядки, а его кулоновская эффективность достигает 100%. Технология позволит создавать гигантские батареи и эффективно запасать электроэнергию из возобновляемых источников

Литий-кислородные аккумуляторы запасают в 10 раз больше энергии, чем литий-ионные аналоги, но при этом весят значительно меньше. Однако впечатляющие характеристики батарей фиксируют лишь в лабораториях. На рынке технология так и не прижилась из-за недолговечности — литий-воздушные батареи выходят из строя буквально после нескольких циклов подзарядки. 

Проблема кроется в молекулах пероксида лития (Li2O2) и супероксида лития (LiO2), которые накапливаются в пористом углеродном катоде, что в итоге приводит к его разрушению и прекращению передачи тока. 

Ученые по всему миру давно пытаются поменять конфигурацию батареи, чтобы продлить срок ее службы. Одно из решений представили специалисты по химической физике из Университета Ватерлоо (Канада). Они заменили органический электролит более стабильным неорганическим расплавом солей, а вместо пористого катода установила бифункциональный металлооксидный катализатор. 

Как сообщает Science Daily, при нагревании до 150 градусов Целсия исследователи получили другой продукт реакции — вместо пероксида лития (Li2O2) выделялся оксид лития (Li2O), который отличается большей стабильностью. 

Также физикам удалось добиться переноса четырех электронов на каждую молекулу кислорода, что позволяет в теории повысить емкость литий-воздушного аккумулятора на 50%. 

Журнал Science поясняет, что батареи такого типа обладают слишком высокой температурой, поэтому они не подходят для установки в ноутбуки и смартфоны. Однако их можно использовать в качестве накопителей энергии от возобновляемых источников — солнечных панелей или ветрогенераторов. Для этого понадобится аккумулятор размером с грузовой вагон.

Впрочем, ученые признают, что о массовом внедрении литий-кислородных аккумуляторов говорить пока рано. Прежде необходимо провести еще несколько экспериментов, чтобы оценить их стабильность. Также физики надеются увеличить количество циклов 

подзарядки.

Популярные сегодня литий-ионные аккумуляторы тоже нуждаются в доработке. Несмотря на широкое применение, они до сих пор быстро разряжаются, а в некоторых случаях воспламеняются. Решение второй проблемы недавно нашел исследователь из Национальной лаборатории Ок-Ридж Габриэль Виф. Он предлагает делать электролиты более вязкими, так чтобы при нагревании они твердели. Такая технология, по словам Вифа, в будущем позволит создавать даже литий-ионные бронежилеты для военных.

                 https://hightech.plus/2018/08/24/sovershen-proriv-v-razrabotke-litii-kislorodnih-akkumulyatorov

                https://hightech.plus/2018/08/23/litii-ionnie-akkumulyatori-mozhno-zashitit-ot-vozgoraniya-s-pomoshyu-peska

Ссылки 

1: https://phys.org/news/2018-10-nanotubes-world-batteries.html

2: https://www.sciencemag.org/news/2018/08/powerful-new-battery-could-help-usher-green-power-grid

    https://science.sciencemag.org/content/361/6404/777

    https://www.sciencedaily.com/releases/2018/08/180823143913.htm

Билл Гейтс поддержал проект ядерного реактора нового поколения Natrium

Этот реактор объединяет в себе процесс выработки и хранения энергии. Технология Natrium — это натриевый реактор на быстрых нейтронах с системой хранения энергии из расплавленной соли. Где в качестве теплоносителя вместо воды используется высокотемпературный жидкий натрий, что даёт огромный диапазон температур 785 Кельвина между его твердым и газообразным состояниями; температура воды составляет всего 100 кельвинов, поэтому для того, чтобы обрабатывать большее количество тепловой энергии, необходимо повышать давление.

ИЗРАИЛЬСКИЙ АККУМУЛЯТОР ДЛЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ ЗАРЯЖАЕТСЯ ЗА 5 МИНУТ

Компания StoreDot разработала технологию, которая позволяет полностью зарядить аккумулятор электрического автомобиля всего за несколько минут. Такую скорость обеспечивают патентованные компанией разработки, существенно отличающиеся от имеющихся в продаже предложений.

Сейчас в StoreDot ищут партнёров и инвесторов, которые могли бы помочь с запуском серийного производства и продвижением перспективной разработки на рынок. Разработчики утверждают, что их аккумуляторы не только быстро заряжаются, но и являются более безопасными в сравнении с другими батареями. По оптимистичным прогнозам представителей компании, новые аккумуляторы могут появиться в продаже уже через пару лет, а пока их нужно хорошенько протестировать. Уже закончились испытания смартфонов, оснащённых батареями нового типа. Видимо, на следующем этапе будет тестироваться более крупная техника, автомобили, например.

Сделать зарядку аккумуляторов быстрой и комфортной стараются и более известные производители. Их технология FastCharge позволит зарядить батареи полностью примерно за час, израильтяне же показали, что могут делать то же самое за минуты. Возможно, Илону Маску следует присмотреться к ребятам, да и объединиться со стартапом.

"Лазерный" ядерный синтез произведет революцию в энергетике.

Международная команда ученых во главе с Генрихом Хора из Австралии представила новый способ запуска реакции ядерного синтеза. Не с помощью сверхвысоких температур, как это делалось до сих пор, а с помощью высокочастотных лазерных импульсов (длительность импульса - одна триллионная секунды) на смеси водорода и изотопа бора (B11). Вторым плюсом является отсутствие нейтронов на выходе реакции, что означает полное отсутствие радиоактивности. И третий плюс - не нужны никакие теплообменники, турбины и т. д., энергию можно напрямую конвертировать в электричество.

14 миллиграмм водородно-борной смеси дают примерно 300 киловатт-часов энергии. Этого хватит на полгода среднему потребителю. А общемировые годовые потребности покрыл бы десяток тысяч тонн.

Конечно, предстоит решить еще много задач, но австралийская компания, владеющая патентом на технологию Хора обещает в пределах десяти лет выкатить первый прототип энергоустановки.

https://www.popmech.ru/technologies/403132-yadernyy-sintez-bez-sverhvysokih-temperatur-revolyuciya-v-energetike/

https://www.researchgate.net/publication/321750990_Road_map_to_clean_energy_using_laser_beam_ignition_of_boron-hydrogen_fusion