Vazdušne baterije pružaju domet veći od 1 km. Defekt? One su za jednokratnu upotrebu.

Prije nekoliko dana dotakli smo se "inventivnog inženjera", "oca osmoro djece", "veterana mornarice" koji je "izmislio baterije koje koriste aluminijum i misteriozni elektrolit". Smatramo da razvoj teme nije baš pouzdan - takođe zahvaljujući izvoru, Daily Mailu - ali problem treba dopuniti. Ako su Britanci imali posla s aluminijsko-vazdušnim baterijama, onda one ... stvarno postoje i zaista mogu ponuditi domet od hiljada kilometara.

Izumitelj, kojeg je Daily Mail opisao, "otac osmoro djece", predstavljen je kao neko ko je stvorio nešto potpuno novo (netoksični elektrolit) i već je u pregovorima o prodaji svoje ideje. U međuvremenu, tema aluminijum-vazdušnih ćelija se razvija već nekoliko godina.

Ali počnimo od samog početka:

Sadržaj

• Aluminijske zračne baterije - Živi brzo, umri mlad
  • Tesla Model 3 Long Range sa rezervom snage od 1+ km? Može se uraditi
  • Alcoa i Phinergy aluminijum/vazdušne baterije - i dalje za jednokratnu upotrebu, ali dobro osmišljene
  • Sažetak ili zašto smo kritizirali Daily Mail

Aluminijum-vazdušne baterije koriste reakciju aluminijuma sa kiseonikom i molekulima vode. U hemijskoj reakciji (formule se mogu naći na Wikipediji), nastaje aluminijum hidroksid, a na kraju se metal veže sa kiseonikom da bi formirao glinicu. Napon opada prilično brzo, a kada sav metal reaguje, ćelija prestaje da radi. Za razliku od litijum-jonskih baterija, Vazduh-vazduh ćelije se ne mogu puniti ili ponovo koristiti..

One su za jednokratnu upotrebu.

Da, ovo je problem, ali ćelije imaju jednu veoma važnu osobinu: gigantska gustina uskladištene energije u odnosu na masu... To iznosi 8 kWh/kg. U međuvremenu, trenutni nivo najboljih litijum-jonskih ćelija je 0,3 kWh/kg.

Tesla Model 3 Long Range sa rezervom snage od 1+ km? Može se uraditi

Pogledajmo ove brojke: 0,3 kWh/kg za najbolje moderne litijumske ćelije naspram 8 kWh/kg za aluminijumske ćelije - litijum je skoro 27 puta lošiji! Čak i ako uzmemo u obzir da su u eksperimentima aluminijum-vazdušne baterije dostizale gustinu od "samo" 1,3 kWh/kg (izvor), to je ipak više od četiri puta bolje od litijumskih ćelija!

Dakle, ne morate biti odličan kalkulator da biste to shvatili sa Al-air Tesla Model 3 Long Range baterijom dostići će skoro 1 km na bateriju umjesto sadašnjih 730 km za litijum-jonsku... Nije mnogo manje od Varšave do Rima, a manje od Varšave do Pariza, Ženeve ili Londona!

Nažalost, sa litijum-jonskim ćelijama, nakon 500 kilometara vožnje sa Teslom, povezujemo ga sa punjačem na vreme koje predlaže auto i nastavljamo dalje. Kada koristite Al-air ćelije, vozač će morati da ode do stanice na kojoj će morati da se zameni baterija. Ili njegovi pojedinačni moduli.

I dok je aluminijum jeftin kao element, potreba da se element kuva od nule svaki put efektivno negira dobitke od viših opsega. Korozija aluminijuma je takođe problem koji se javlja čak i kada baterija nije u upotrebi, ali ovaj problem je rešen držanjem elektrolita u posebnoj posudi i pumpanjem kada je potrebna aluminijum-vazdušna baterija.

Phinergy je smislio ovo:

Alcoa i Phinergy aluminijum/vazdušne baterije - i dalje za jednokratnu upotrebu, ali dobro osmišljene

Vazdušne baterije su spremne za upotrebu komercijalno pa, čak se koriste u vojnim aplikacijama. Stvorila ih je Alcoa u partnerstvu s tvrtkom Phinergi. U ovim sistemima, elektrolit se nalazi u posebnoj posudi, a pojedinačne ćelije su ploče (patrone) umetnute u svoje pregrade odozgo. Izgleda:

Avio baterija (aluminijum-vazduh) izraelske kompanije Alcoa. Obratite pažnju na cijev sa strane Alcoa elektrolitne pumpe (c)

Baterija se pokreće pumpanjem elektrolita kroz cijevi (vjerovatno gravitacijom, jer baterija služi kao rezerva). Da biste napunili bateriju, izvadite rabljene kertridže iz baterije i ubacite nove.

Stoga će vlasnik mašine ponijeti težak sistem sa sobom da ga jednog dana koristi ako bude potrebno. A kada se ukaže potreba za punjenjem, automobil mora zamijeniti osoba s odgovarajućim kvalifikacijama.

U poređenju sa litijum-jonskim ćelijama, prednosti aluminijum-vazdušnih ćelija su niži troškovi proizvodnje, nema potrebe za kobaltom i smanjene emisije ugljen-dioksida tokom proizvodnje. Nedostatak je jednokratna upotreba i potreba za recikliranjem rabljenih kertridža:

Sažetak ili zašto smo kritizirali Daily Mail

Aluminijum-vazdušne gorivne ćelije (Al-air) već postoje, ponekad se koriste i na njima se prilično intenzivno radi u poslednjih desetak godina. Međutim, zbog sve veće gustine energije litijum-jonskih ćelija i mogućnosti njihovog ponovnog punjenja, tema je izblijedila - posebno u automobilskoj industriji, gdje je redovna zamjena miliona baterija vrtoglav zadatak..

Sumnjamo da pronalazač koji opisuje Daily Mail vjerovatno nije ništa izmislio, već je sam konstruirao aluminijumsko-vazdušnu ćeliju. Ako je, kako opisuje, pio elektrolit u demonstracijama, mora da je u tu svrhu koristio čistu vodu:

> Otac osmoro djece izumio bateriju od 2 km? Mmm, da, ali ne 🙂 [Daily Mail]

Najveći problem sa aluminijum-vazdušnim baterijama nije u tome što one ne postoje – one postoje. Problem kod njih su jednokratni troškovi i visoki troškovi zamjene. Ulaganje u takvu ćeliju će prije ili kasnije izgubiti ekonomski smisao u odnosu na litijum-jonske baterije, jer za „punjenje” je potrebna posjeta radionici i kvalifikovan radnik.

U Poljskoj ima oko 22 miliona automobila. Prema podacima Centralnog statističkog ureda Poljske (GUS), u prosjeku vozimo 12,1 hiljada kilometara godišnje. Dakle, ako pretpostavimo da će se aluminijumsko-vazdušne baterije menjati u proseku na svaki kilometar (za pojednostavljenu računicu), svaki od ovih automobila bi morao da poseti garažu 1 puta godišnje. Svaki od ovih automobila u prosjeku je posjećivao garažu svakih 210 dana.

603 automobila čekaju na baterije SVAKI DAN., takođe nedeljom! Ali takva zamjena zahtijeva usisavanje elektrolita, zamjenu modula, provjeru svega toga. Neko će također morati prikupiti ove korištene module iz cijele zemlje kako bi ih kasnije obradio.

Shvaćate li otkud naše kritike?

Urednička napomena www.elektrowoz.pl: Gore spomenuti članak Daily Mail-a navodi da je ovo "goriva ćelija", a ne "baterija". Međutim, da budemo iskreni, treba dodati da „gorivne ćelije "potpadaju pod definiciju" akumulatora" koja važi u Poljskoj. (vidi, na primjer, OVDJE). Međutim, dok se aluminijum-vazdušna baterija može (i treba) nazvati gorivom ćelijom, litijum-jonska baterija se ne može tako nazvati.

Goriva ćelija radi na principu supstanci koje se dovode izvana, često uključujući kiseonik, koji reaguje sa drugim elementom da bi formirao jedinjenje i oslobodio energiju. Dakle, reakcija oksidacije je sporija od sagorijevanja, ali brža od normalne korozije. Za obrnuti proces često je potreban potpuno drugačiji tip uređaja.

S druge strane, u litijum-jonskoj bateriji, joni se kreću između elektroda, tako da nema oksidacije.

Napomena 2 za izdanje www.elektrowoz.pl: podnaslov “živi intenzivno, umri mlad” preuzet je iz jedne od studija na ovu temu. Ovo nam se sviđa jer opisuje specifičnosti aluminijskih zračnih ćelija.

Ovo vas može zanimati: