باتری های هوا به هوا برد بیش از 1 کیلومتر را فراهم می کنند. کاستی؟ یکبار مصرف هستند.

چند روز پیش، «مهندس مبتکر»، «پدر هشت فرزند»، «جانباز نیروی دریایی» را لمس کردیم که «باتری‌هایی را اختراع کرد که از آلومینیوم و یک الکترولیت مرموز استفاده می‌کردند». ما متوجه شدیم که توسعه موضوع خیلی قابل اعتماد نیست - همچنین به لطف منبع، دیلی میل - اما مشکل باید تکمیل شود. اگر بریتانیایی‌ها با باتری‌های آلومینیومی-هوا سر و کار داشتند، پس آنها واقعاً وجود دارند و واقعاً می‌توانند برد هزاران کیلومتری را ارائه دهند.

این مخترع که توسط دیلی میل توصیف شده است، "پدر هشت فرزند" به عنوان کسی معرفی شد که چیزی کاملا جدید (الکترولیت غیر سمی) ایجاد کرده است و در حال حاضر در حال مذاکره برای فروش ایده خود است. در همین حال چندین سال است که موضوع سلول های آلومینیومی-هوا مطرح شده است.

اما بیایید از همان ابتدا شروع کنیم:

فهرست مندرجات

• باتری های آلومینیومی هوا - سریع زندگی کنید، جوان بمیرید
  • تسلا مدل 3 برد بلند با ذخیره انرژی 1+ کیلومتر؟ ممکن است انجام شود
  • باتری های آلومینیومی/هوای Alcoa و Phinergy - هنوز یکبار مصرف هستند اما به خوبی فکر شده اند
  • خلاصه یا چرا از دیلی میل انتقاد کردیم

باتری های آلومینیوم-هوا از واکنش آلومینیوم با مولکول های اکسیژن و آب استفاده می کنند. در یک واکنش شیمیایی (فرمول‌ها را می‌توان در ویکی‌پدیا یافت)، هیدروکسید آلومینیوم تشکیل می‌شود و در نهایت فلز با اکسیژن پیوند می‌زند و آلومینا را تشکیل می‌دهد. ولتاژ نسبتاً سریع کاهش می یابد و هنگامی که تمام فلز واکنش نشان داد، سلول از کار می افتد. برخلاف باتری های لیتیوم یونی، سلول های هوا به هوا را نمی توان شارژ یا دوباره استفاده کرد..

یکبار مصرف هستند.

بله، این یک مشکل است، اما سلول ها یک ویژگی بسیار مهم دارند: چگالی عظیم انرژی ذخیره شده در رابطه با جرم... این مقدار به 8 کیلووات ساعت بر کیلوگرم می رسد. در همین حال، سطح فعلی بهترین سلول های لیتیوم یونی 0,3 کیلووات ساعت بر کیلوگرم است.

تسلا مدل 3 برد بلند با ذخیره انرژی 1+ کیلومتر؟ ممکن است انجام شود

بیایید به این اعداد نگاه کنیم: 0,3 کیلووات ساعت بر کیلوگرم برای بهترین سلول های لیتیومی مدرن در مقابل 8 کیلووات ساعت بر کیلوگرم برای سلول های آلومینیومی - لیتیوم تقریبا 27 برابر بدتر است! حتی اگر در نظر بگیریم که در آزمایش‌ها، باتری‌های آلومینیومی هوا به چگالی "تنها" 1,3 کیلووات ساعت / کیلوگرم (منبع) رسیده‌اند، این هنوز بیش از چهار برابر بهتر از باتری‌های لیتیومی است!

بنابراین برای فهمیدن این موضوع نیازی نیست که یک ماشین حساب عالی باشید با باتری برد بلند Al-Air Tesla مدل 3 به جای 1 کیلومتر فعلی برای لیتیوم یون، تقریباً 730 کیلومتر با باتری خواهد رسید.... از ورشو تا رم خیلی کمتر نیست و از ورشو تا پاریس، ژنو یا لندن کمتر نیست!

متأسفانه با سلول‌های لیتیوم یونی، پس از 500 کیلومتر رانندگی با تسلا، آن را برای مدت زمانی که خودرو پیشنهاد می‌کند به شارژر متصل می‌کنیم و ادامه می‌دهیم. هنگام استفاده از سلول های Al-air، راننده باید به ایستگاهی برود که در آن باتری باید تعویض شود. یا ماژول های مجزای آن.

و در حالی که آلومینیوم به عنوان یک عنصر ارزان است، نیاز به پختن عنصر از ابتدا در هر بار به طور موثر سود حاصل از محدوده های بالاتر را نفی می کند. خوردگی آلومینیوم نیز مشکلی است که حتی در زمانی که از باتری استفاده نمی شود نیز رخ می دهد، اما این مشکل با نگهداری الکترولیت در ظرف جداگانه و پمپاژ آن در مواقعی که نیاز به باتری آلومینیومی هوا است، حل شده است.

Phinergy به این نتیجه رسید:

باتری های آلومینیومی/هوای Alcoa و Phinergy - هنوز یکبار مصرف هستند اما به خوبی فکر شده اند

باتری های هوا آماده استفاده هستند تجاری خوب، آنها حتی در برنامه های نظامی استفاده می شوند. آنها توسط Alcoa با مشارکت Phinergy ایجاد شدند. در این سیستم ها، الکترولیت در یک ظرف جداگانه قرار دارد و سلول های منفرد صفحات (کارتریج) هستند که از بالا وارد محفظه های خود می شوند. به نظر می رسد:

باتری هواپیما (آلومینیوم-هوا) شرکت اسرائیلی Alcoa. به لوله کنار پمپ الکترولیت Alcoa توجه کنید (c)

باتری با پمپاژ الکترولیت از طریق لوله ها شروع می شود (احتمالاً توسط گرانش، زیرا باتری به عنوان یک پشتیبان عمل می کند). برای شارژ باتری، کارتریج های استفاده شده را از باتری خارج کرده و کارتریج های جدید را وارد می کنید.

بدین ترتیب صاحب دستگاه سیستم سنگین را با خود می برد تا در صورت لزوم روزی از آن استفاده کند. و در مواقعی که نیاز به شارژ وجود دارد، خودرو باید توسط فردی با شرایط مناسب تعویض شود.

در مقایسه با سلول های لیتیوم-یون، مزایای سلول های آلومینیوم-هوا هزینه های تولید کمتر، عدم نیاز به کبالت و کاهش انتشار دی اکسید کربن در طول تولید است. عیب یک بار مصرف و نیاز به بازیافت کارتریج های مستعمل است:

خلاصه یا چرا از دیلی میل انتقاد کردیم

پیل های سوختی آلومینیوم-هوا (Al-air) در حال حاضر وجود دارد، گاهی اوقات مورد استفاده قرار می گیرد و در ده یا چند سال اخیر به شدت روی آنها کار شده است. با این حال، به دلیل افزایش چگالی انرژی سلول های لیتیوم یونی و امکان شارژ مجدد آنها، این موضوع کم رنگ شده است - به خصوص در صنعت خودروسازی، جایی که تعویض منظم میلیون ها باتری یک کار سرگیجه آور است..

ما گمان می کنیم که مخترعی که توسط دیلی میل توصیف شده است، احتمالاً چیزی اختراع نکرده است، بلکه خود سلول آلومینیومی-هوا را ساخته است. اگر همانطور که او توضیح می دهد، در تظاهرات الکترولیت نوشیده است، حتماً برای این منظور از آب خالص استفاده کرده است:

> پدر هشت فرزند باتری 2 کیلومتری را اختراع کرد؟ ممم، بله، اما نه 🙂 [دیلی میل]

بزرگترین مشکل باتری های آلومینیومی-هوا این نیست که وجود ندارند، بلکه وجود دارند. مشکل آنها هزینه های یکبار مصرف و هزینه های بالای تعویض است. سرمایه گذاری در چنین سلولی دیر یا زود در مقایسه با باتری های لیتیوم یونی حس اقتصادی را از دست می دهد، زیرا "شارژ" نیاز به بازدید از کارگاه و یک کارگر ماهر دارد.

حدود 22 میلیون خودرو در لهستان وجود دارد. طبق آمار اداره مرکزی آمار لهستان (GUS)، ما به طور متوسط ​​12,1 هزار کیلومتر در سال رانندگی می کنیم. بنابراین، اگر فرض کنیم که باتری های آلومینیومی-هوا به طور متوسط ​​هر 1 کیلومتر (برای یک محاسبه ساده) تعویض شوند، هر یک از این خودروها باید 210 بار در سال از گاراژ بازدید کنند. هر یک از این خودروها به طور متوسط ​​هر 10 روز یک بار از گاراژ بازدید می کردند.

603 ماشین هر روز منتظر باتری هستند.، همچنین یکشنبه ها! اما چنین جایگزینی نیاز به مکش الکترولیت، تعویض ماژول ها، بررسی همه اینها دارد. همچنین شخصی باید این ماژول های استفاده شده را از سراسر کشور جمع آوری کند تا بعداً آنها را پردازش کند.

حالا متوجه شدید انتقاد ما از کجا آمده است؟

یادداشت تحریریه www.elektrowoz.pl: مقاله فوق الذکر دیلی میل بیان می کند که این یک "پیل سوختی" است و نه یک "باتری". با این حال، صادقانه باید اضافه کرد که «پیل‌های سوختی تحت تعریف «آکومولاتور» معتبر در لهستان قرار می‌گیرند. (برای مثال اینجا را ببینید). با این حال، در حالی که یک باتری آلومینیومی هوا را می توان (و باید) یک سلول سوختی نامید، یک باتری لیتیوم یونی را نمی توان آن را نامید.

یک پیل سوختی بر اساس اصل موادی که از خارج تامین می‌شود، اغلب شامل اکسیژن است، که با عنصر دیگری واکنش می‌دهد و ترکیبی را تشکیل می‌دهد و انرژی آزاد می‌کند. بنابراین، واکنش اکسیداسیون کندتر از احتراق، اما سریعتر از خوردگی معمولی است. برای معکوس کردن فرآیند، اغلب به نوع کاملاً متفاوتی از دستگاه نیاز است.

از طرف دیگر، در باتری لیتیوم یونی، یون ها بین الکترودها حرکت می کنند، بنابراین اکسیداسیون وجود ندارد.

یادداشت 2 به نسخه www.elektrowoz.pl: عنوان فرعی "زنده شدید، جوان بمیر" از یکی از مطالعات مربوط به این موضوع گرفته شده است. ما این را دوست داریم زیرا ویژگی های سلول های هوای آلومینیومی را توصیف می کند.

این ممکن است برای شما جالب باشد: