Τεχνολογίες του μέλλοντος που δεν θέλουν να μεταφραστούν στον κόσμο

2024 Συγγραφέας: Seth Attwood | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-16 16:02

Κατά την άποψή μου, αυτά είναι τα συνηθισμένα κόλπα των παρασίτων. Και όλα αυτά γίνονται μόνο για χάρη του κέρδους (κέρδους)!

Για τον σημερινό πολιτισμό, όλα αυτά συνέβησαν την εποχή του Τέσλα. Αλλά τα παράσιτα τότε κατάλαβαν ξεκάθαρα ότι αν οι άνθρωποι έχουν πρόσβαση σε δωρεάν ενέργεια, θα τελειώσουν.

Όλες οι εφευρέσεις ήταν κρυμμένες κάτω από το ύφασμα, εκεί που βρίσκονται όλες τώρα.

Και αυτό θα συνεχιστεί μέχρι τη στιγμή που η σημερινή ανάπτυξη της «επιστήμης» δεν θαφτεί σε πραγματικό αδιέξοδο. Και είτε τα παράσιτα θα παραδοθούν και θα ανοίξουν ένα σεντούκι με τις εφευρέσεις όλων των επιστημόνων που έχουν σκοτώσει (πράγμα απίθανο.)

Ή τα παράσιτα θα προσπαθήσουν ξανά να κανονίσουν μια καταστροφή σε πλανητική κλίμακα για να οδηγήσουν τους πάντες πίσω στη Λίθινη Εποχή και να ξεκινήσουν από την αρχή - γι 'αυτούς αυτή είναι η ιδανική επιλογή.

Με τι θα «φάμε»;

Είναι ένα παράδοξο, αλλά παρά την τεράστια διαδρομή που έχουν κάνει τα ηλεκτρονικά τα τελευταία 30 χρόνια, όλες οι φορητές συσκευές εξακολουθούν να είναι εξοπλισμένες με μπαταρίες ιόντων λιθίου, οι οποίες μπήκαν στην αγορά ήδη από το 1991, όταν το συνηθισμένο CD player ήταν η κορυφή της μηχανικής σκέψη στη φορητή τεχνολογία.

Πολλές χρήσιμες ιδιότητες των νέων δειγμάτων σε ηλεκτρονικά είδη και gadget ισοπεδώνονται από τον λιγοστό χρόνο τροφοδοσίας αυτών των συσκευών από μια μπαταρία κινητού. Το επιστημονικό σαπούνι και οι εφευρέτες θα είχαν προχωρήσει εδώ και πολύ καιρό, αλλά κρατούνται από την «άγκυρα» της μπαταρίας.

Ας ρίξουμε μια ματιά σε ποιες τεχνολογίες μπορούν να μεταμορφώσουν τον κόσμο των ηλεκτρονικών στο μέλλον.

Πρώτον, μια μικρή ιστορία

Τις περισσότερες φορές, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου (Li-ion) χρησιμοποιούνται σε κινητές συσκευές (φορητοί υπολογιστές, κινητά τηλέφωνα, PDA και άλλα). Αυτό οφείλεται στα πλεονεκτήματά τους σε σχέση με τις προηγουμένως ευρέως χρησιμοποιούμενες μπαταρίες νικελίου-υδριδίου μετάλλου (Ni-MH) και νικελίου-καδμίου (Ni-Cd).

Οι μπαταρίες Li-ion έχουν πολύ καλύτερες παραμέτρους. Ωστόσο, πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι οι μπαταρίες Ni-Cd έχουν ένα σημαντικό πλεονέκτημα: την ικανότητα να παρέχουν υψηλά ρεύματα εκφόρτισης. Αυτή η ιδιότητα δεν είναι κρίσιμης σημασίας όταν τροφοδοτείτε φορητούς υπολογιστές ή κινητά τηλέφωνα (όπου το μερίδιο Li-ion φτάνει το 80% και το μερίδιό τους γίνεται όλο και περισσότερο), αλλά υπάρχουν αρκετές συσκευές που καταναλώνουν υψηλά ρεύματα, για παράδειγμα, όλα τα είδη ηλεκτρικών εργαλείων, ηλεκτρικών ξυριστικών, κλπ. Π. Μέχρι τώρα, αυτές οι συσκευές ήταν σχεδόν αποκλειστικά ο τομέας των μπαταριών Ni-Cd. Ωστόσο, επί του παρόντος, ειδικά σε σχέση με τον περιορισμό της χρήσης του καδμίου σύμφωνα με την οδηγία RoHS, έχει ενταθεί η έρευνα για τη δημιουργία μπαταριών χωρίς κάδμιο με υψηλό ρεύμα εκφόρτισης.

Πρωτογενή κύτταρα («μπαταρίες») με άνοδο λιθίου εμφανίστηκαν στις αρχές της δεκαετίας του 70 του 20ου αιώνα και βρήκαν γρήγορα εφαρμογή λόγω της υψηλής ειδικής ενέργειας και άλλων πλεονεκτημάτων τους. Έτσι, πραγματοποιήθηκε η μακροχρόνια επιθυμία να δημιουργηθεί μια χημική πηγή ρεύματος με τον πιο ενεργό αναγωγικό παράγοντα, ένα αλκαλικό μέταλλο, που κατέστησε δυνατή την δραματική αύξηση τόσο της τάσης λειτουργίας της μπαταρίας όσο και της ειδικής ενέργειάς της. Εάν η ανάπτυξη πρωτογενών κυψελών με άνοδο λιθίου στέφθηκε με σχετικά γρήγορη επιτυχία και τέτοια στοιχεία πήραν σταθερά τη θέση τους ως τροφοδοτικά για φορητό εξοπλισμό, τότε η δημιουργία μπαταριών λιθίου αντιμετώπισε θεμελιώδεις δυσκολίες, οι οποίες χρειάστηκαν περισσότερα από 20 χρόνια για να ξεπεραστούν.

Μετά από πολλές δοκιμές κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1980, αποδείχθηκε ότι το πρόβλημα των μπαταριών λιθίου είναι στριμμένο γύρω από τα ηλεκτρόδια λιθίου. Πιο συγκεκριμένα, γύρω από τη δραστηριότητα του λιθίου: οι διεργασίες που έγιναν κατά τη λειτουργία, στο τέλος, οδήγησαν σε μια βίαιη αντίδραση, που ονομάζεται «αερισμός με εκπομπή φλόγας». Το 1991, ένας μεγάλος αριθμός επαναφορτιζόμενων μπαταριών λιθίου ανακλήθηκε στα εργοστάσια παραγωγής, οι οποίες χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά ως πηγή ενέργειας για κινητά τηλέφωνα. Ο λόγος είναι ότι κατά τη διάρκεια μιας συνομιλίας, όταν η τρέχουσα κατανάλωση είναι μέγιστη, εκπέμπεται φλόγα από την μπαταρία, καίγοντας το πρόσωπο του χρήστη κινητού τηλεφώνου.

Λόγω της αστάθειας που είναι εγγενής στο μεταλλικό λίθιο, ειδικά κατά τη φόρτιση, η έρευνα έχει μετακινηθεί στο πεδίο της δημιουργίας μπαταρίας χωρίς τη χρήση Li, αλλά με τη χρήση των ιόντων του. Αν και οι μπαταρίες ιόντων λιθίου παρέχουν οριακά χαμηλότερη ενεργειακή πυκνότητα από τις μπαταρίες λιθίου, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι ασφαλείς όταν παρέχονται με τις σωστές συνθήκες φόρτισης και εκφόρτισης. Ωστόσο, αυτοί δεν έχει ανοσία στις εκρήξεις.

Και προς αυτή την κατεύθυνση, ενώ όλα προσπαθούν να εξελιχθούν και να μην μείνουν ακίνητα. Για παράδειγμα, επιστήμονες από το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Nanyang (Σιγκαπούρη) έχουν αναπτύξει ένας νέος τύπος μπαταρίας ιόντων λιθίου με απόδοση ρεκόρ … Πρώτον, φορτίζει σε 2 λεπτά στο 70% της μέγιστης χωρητικότητάς του. Δεύτερον, η μπαταρία λειτουργεί σχεδόν χωρίς υποβάθμιση για περισσότερα από 20 χρόνια.

Τι να περιμένουμε στη συνέχεια;

Νάτριο

Σύμφωνα με πολλούς ερευνητές, είναι αυτό το αλκαλικό μέταλλο που θα πρέπει να αντικαταστήσει το ακριβό και σπάνιο λίθιο, το οποίο, επιπλέον, είναι χημικά ενεργό και επικίνδυνο για τη φωτιά. Η αρχή λειτουργίας των μπαταριών νατρίου είναι παρόμοια με το λίθιο - χρησιμοποιούν μεταλλικά ιόντα για τη μεταφορά φορτίου.

Για πολλά χρόνια, επιστήμονες από διάφορα εργαστήρια και ινστιτούτα αγωνίζονται με τα μειονεκτήματα της τεχνολογίας νατρίου, όπως η αργή φόρτιση και τα χαμηλά ρεύματα. Κάποιοι από αυτούς κατάφεραν να λύσουν το πρόβλημα. Για παράδειγμα, τα δείγματα προπαραγωγής μπαταριών poadBit φορτίζονται σε πέντε λεπτά και έχουν μιάμιση έως δύο φορές μεγαλύτερη χωρητικότητα. Αφού έλαβε πολλά βραβεία στην Ευρώπη, όπως το Innovation Radar Prize, το Eureka Innovest Award και πολλά άλλα, η εταιρεία προχώρησε στην πιστοποίηση, την κατασκευή εργοστασίων και την απόκτηση διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας.

Γραφένιο

Το γραφένιο είναι ένα επίπεδο κρυσταλλικό πλέγμα ατόμων άνθρακα πάχους ενός ατόμου. Χάρη στην τεράστια επιφάνεια του σε συμπαγή όγκο, ικανό να αποθηκεύει φορτίο, το γραφένιο είναι η ιδανική λύση για τη δημιουργία συμπαγών υπερπυκνωτών.

Υπάρχουν ήδη πειραματικά μοντέλα χωρητικότητας έως και 10.000 Farads! Ένας τέτοιος υπερπυκνωτής δημιουργήθηκε από την Sunvault Energy σε συνδυασμό με την Edison Power. Οι προγραμματιστές ισχυρίζονται ότι στο μέλλον θα παρουσιάσουν ένα μοντέλο, η ενέργεια του οποίου θα είναι αρκετή για να τροφοδοτήσει ένα ολόκληρο σπίτι.

Τέτοιοι υπερπυκνωτές έχουν πολλά πλεονεκτήματα: τη δυνατότητα σχεδόν στιγμιαίας φόρτισης, φιλικότητα προς το περιβάλλον, ασφάλεια, συμπαγή και επίσης χαμηλό κόστος. Χάρη στη νέα τεχνολογία για την παραγωγή γραφενίου, παρόμοια με την εκτύπωση σε 3D εκτυπωτή, η Sunvault υπόσχεται το κόστος των μπαταριών σχεδόν δέκα φορές μικρότερο από αυτό των τεχνολογιών ιόντων λιθίου. Ωστόσο, η βιομηχανική παραγωγή είναι ακόμη πολύ μακριά.

Η Sanvault έχει επίσης ανταγωνιστές. Μια ομάδα επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο του Swinburn, στην Αυστραλία, παρουσίασε επίσης έναν υπερπυκνωτή γραφενίου, ο οποίος είναι συγκρίσιμος σε χωρητικότητα με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου. Μπορεί να φορτιστεί σε λίγα δευτερόλεπτα. Επιπλέον, είναι ευέλικτο, κάτι που θα του επιτρέψει να χρησιμοποιηθεί σε συσκευές διαφόρων μορφών, ακόμα και σε έξυπνα ρούχα.

Ατομικές μπαταρίες

Οι πυρηνικές μπαταρίες εξακολουθούν να είναι πολύ ακριβές. Πριν από μερικά χρόνια υπήρχε Εδώ είναι οι πληροφορίες για την πυρηνική μπαταρία. Στο εγγύς μέλλον, δεν θα μπορούν να ανταγωνιστούν τις γνωστές μπαταρίες ιόντων λιθίου, αλλά δεν μπορούμε να μην τις αναφέρουμε, γιατί οι πηγές που παράγουν συνεχώς ενέργεια εδώ και 50 χρόνια είναι πολύ πιο ενδιαφέρουσες από τις επαναφορτιζόμενες μπαταρίες.

Η αρχή της λειτουργίας τους, κατά μία έννοια, είναι παρόμοια με τη λειτουργία των ηλιακών κυψελών, μόνο που αντί για τον ήλιο, η πηγή ενέργειας σε αυτά είναι ισότοπα με ακτινοβολία βήτα, η οποία στη συνέχεια απορροφάται από στοιχεία ημιαγωγών.

Σε αντίθεση με την ακτινοβολία γάμμα, η ακτινοβολία βήτα είναι πρακτικά αβλαβής. Είναι ένα ρεύμα φορτισμένων σωματιδίων και θωρακίζεται εύκολα από λεπτές στρώσεις ειδικών υλικών. Επίσης απορροφάται ενεργά από τον αέρα.

Σήμερα, η ανάπτυξη τέτοιων μπαταριών πραγματοποιείται σε πολλά ινστιτούτα. Στη Ρωσία, οι NUST MISIS, MIPT και NPO Luch ανακοίνωσαν την κοινή τους εργασία προς αυτή την κατεύθυνση. Νωρίτερα, ένα παρόμοιο έργο είχε ξεκινήσει από το Πολυτεχνείο του Τομσκ. Και στα δύο έργα, η κύρια ουσία είναι το νικέλιο-63, που λαμβάνεται με ακτινοβολία νετρονίων του ισοτόπου νικελίου-62 σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα με περαιτέρω ραδιοχημική επεξεργασία και διαχωρισμό σε φυγοκεντρητές αερίου. Το πρώτο πρωτότυπο της μπαταρίας θα πρέπει να είναι έτοιμο το 2017.

Ωστόσο, τέτοια βήτα-βολταϊκά τροφοδοτικά είναι χαμηλής ισχύος και εξαιρετικά ακριβά. Στην περίπτωση μιας ρωσικής ανάπτυξης, το εκτιμώμενο κόστος μιας μικροσκοπικής πηγής ενέργειας μπορεί να είναι έως και 4,5 εκατομμύρια ρούβλια.

Το Nickel-63 έχει επίσης ανταγωνιστές. Για παράδειγμα, το Πανεπιστήμιο του Μιζούρι πειραματιζόταν με το στρόντιο-90 για μεγάλο χρονικό διάστημα και μικροσκοπικές μπαταρίες βήτα-βολταϊκών που βασίζονται σε τρίτιο μπορούν να βρεθούν στο εμπόριο. Σε τιμή που φτάνει τα χίλια δολάρια, είναι σε θέση να τροφοδοτούν διάφορους βηματοδότες, αισθητήρες ή να αντισταθμίζουν την αυτοεκφόρτιση των μπαταριών ιόντων λιθίου.

Οι ειδικοί είναι ήρεμοι προς το παρόν

Παρά την προσέγγιση της μαζικής παραγωγής των πρώτων μπαταριών νατρίου και την ενεργό εργασία στα τροφοδοτικά γραφενίου, οι ειδικοί του κλάδου δεν προβλέπουν καμία επανάσταση για τα επόμενα χρόνια.

Η εταιρεία Liteko, η οποία δραστηριοποιείται υπό την πτέρυγα της Rusnano και παράγει μπαταρίες ιόντων λιθίου στη Ρωσία, πιστεύει ότι δεν υπάρχουν μέχρι στιγμής λόγοι για επιβράδυνση της ανάπτυξης της αγοράς. "Η σταθερή ζήτηση για μπαταρίες ιόντων λιθίου οφείλεται κυρίως στην υψηλή ειδική ενέργειά τους (αποθηκευμένη ανά μονάδα μάζας ή όγκου). Σύμφωνα με αυτήν την παράμετρο, δεν έχουν ανταγωνιστές μεταξύ των επαναφορτιζόμενων πηγών χημικής ενέργειας που παράγονται σε σειρά αυτή τη στιγμή." σχόλια στην εταιρεία.

Ωστόσο, σε περίπτωση εμπορικής επιτυχίας των ίδιων μπαταριών poadBit νατρίου, η αγορά μπορεί να διαμορφωθεί εκ νέου μέσα σε λίγα χρόνια. Εκτός εάν οι ιδιοκτήτες και οι μέτοχοι θέλουν να κερδίσουν επιπλέον χρήματα από τη νέα τεχνολογία.