Awọn batiri Sisan: Jọwọ tú mi Electrons!

Awọn onimo ijinlẹ sayensi lati Fraunhofer Institute ni Jẹmánì n ṣe iṣẹ idagbasoke to ṣe pataki ni aaye awọn batiri ina, omiiran si awọn kilasika. Pẹlu imọ-ẹrọ ṣiṣan redox, ilana ti titoju ina mọnamọna yatọ gaan gaan ...

Awọn batiri, eyiti o gba agbara pẹlu omi bi epo, ni a dà sinu ọkọ ayọkẹlẹ pẹlu epo petirolu tabi ẹrọ diesel. O le dun utopian, ṣugbọn fun Jens Noack ti Fraunhofer Institute ni Pfinztal, Jẹmánì, eyi jẹ igbesi aye ojoojumọ. Lati ọdun 2007, ẹgbẹ idagbasoke ninu eyiti o wa ninu rẹ ti n dagbasoke iru awọsanma eleyi ti batiri gbigba ni fifin ni kikun. Ni otitọ, imọran ṣiṣan-nipasẹ tabi eyiti a pe ni ṣiṣan-nipasẹ batiri redox ko nira, ati pe itọsi akọkọ ni agbegbe yii ti pada si 1949. Ọkọọkan ninu awọn aye sẹẹli meji, ti yapa nipasẹ awo ilu kan (ti o jọra awọn sẹẹli epo), ti sopọ mọ ifiomipamo kan ti o ni ẹrọ itanna kan pato. Nitori ifarahan ti awọn nkan lati fesi pẹlu ara wọn ni kẹmika, awọn proton gbe lati elekitiro kan si ekeji nipasẹ awo ilu, ati awọn elekitironi ni itọsọna nipasẹ alabara lọwọlọwọ ti o ni asopọ si awọn ẹya meji, nitori abajade eyiti lọwọlọwọ ina nṣan. Lẹhin akoko kan, awọn tanki meji ti ṣan ati ki o kun pẹlu elektrolyt tuntun, ati pe o ti lo “tunlo” ni awọn ibudo gbigba agbara.

Lakoko ti gbogbo eyi dabi ẹni nla, laanu ọpọlọpọ awọn idiwọ tun wa si lilo iṣe ti iru batiri yii ninu awọn ọkọ ayọkẹlẹ. Iwọn agbara ti vanadium electrolyte redox batiri wa ni iwọn 30 Wh nikan fun kilogram kan, eyiti o jẹ aijọju kanna bi ti batiri acid asiwaju. Lati tọju iye kanna ti agbara bi batiri lithium-ion 16 kWh ode oni, ni ipele lọwọlọwọ ti imọ-ẹrọ redox, batiri naa yoo nilo 500 liters ti elekitiroti. Pẹlupẹlu gbogbo awọn agbeegbe, nitorinaa, iwọn didun eyiti o tun jẹ nla - agọ ẹyẹ pataki lati pese agbara ti kilowatt kan, bi apoti ọti kan.

Iru awọn iwọn bẹẹ ko dara fun awọn ọkọ ayọkẹlẹ, ti a fun ni pe batiri litiumu-dẹlẹ ṣafipamọ agbara ni igba mẹrin diẹ sii fun kilogram kan. Bibẹẹkọ, Jens Noack ni ireti, nitori awọn idagbasoke ni agbegbe yii n ṣẹṣẹ bẹrẹ ati pe awọn asesewa ni ileri. Ninu ile-iwosan, awọn batiri ti a pe ni vanadium polysulfide bromide ṣaṣeyọri iwuwo agbara ti 70 Wh fun kilogram ati pe o jẹ afiwera ni iwọn si awọn batiri hydride nickel irin ti a lo lọwọlọwọ ni Toyota Prius.

Eyi dinku iwọn didun ti a beere fun awọn tanki ni idaji. Ṣeun si eto gbigba agbara ti o rọrun ati ti ko gbowolori (awọn ifasoke meji fifa ẹrọ itanna titun, muyan elektroki ti a lo), eto le gba agbara ni iṣẹju mẹwa lati pese ibiti 100 km wa. Paapaa awọn ọna gbigba agbara yara bi eyi ti a lo ninu Tesla Roadster ni igba mẹfa to gun.

Ni idi eyi, kii ṣe ohun iyanu pe ọpọlọpọ awọn ile-iṣẹ ọkọ ayọkẹlẹ yipada si iwadi ti Institute, ati ipinle Baden-Württemberg ti pin 1,5 milionu awọn owo ilẹ yuroopu fun idagbasoke. Sibẹsibẹ, yoo tun gba akoko lati de ipele imọ-ẹrọ adaṣe. “Iru batiri yii le ṣiṣẹ daradara daradara pẹlu awọn eto agbara iduro, ati pe a ti n ṣe awọn ibudo idanwo tẹlẹ fun Bundeswehr. Sibẹsibẹ, ni aaye ti awọn ọkọ ina mọnamọna, imọ-ẹrọ yii yoo dara fun imuse ni bii ọdun mẹwa, ”Noack sọ.

Ko nilo awọn ohun elo ajeji fun iṣelọpọ iṣan-nipasẹ awọn batiri redox. Ko si awọn ayase gbowolori bii Pilatnomu ti a lo ninu awọn sẹẹli epo tabi awọn polima bii awọn batiri ioni litiumu nilo. Iye owo giga ti awọn eto yàrá yàrá, nínàgà awọn yuroopu 2000 fun kilowatt ti agbara, jẹ daada nitori otitọ pe wọn jẹ pipa-kan ati ọwọ-ṣe.

Nibayi, awọn alamọja ti ile-ẹkọ naa n gbero lati kọ oko afẹfẹ tiwọn, nibiti ilana gbigba agbara, iyẹn, sisọnu elekitiroti, yoo waye. Pẹlu sisan redox, ilana yii jẹ daradara diẹ sii ju elekitirolying omi sinu hydrogen ati atẹgun ati lilo wọn ninu awọn sẹẹli idana - awọn batiri lẹsẹkẹsẹ pese 75 ogorun ti ina ti a lo fun gbigba agbara.

A le ṣe oju inu awọn ibudo gbigba agbara pe, pẹlu gbigba agbara aṣa ti awọn ọkọ ayọkẹlẹ ina, ṣiṣẹ bi awọn ifipamọ lodi si ẹrù oke ti eto agbara. Loni, fun apẹẹrẹ, ọpọlọpọ awọn ẹrọ afẹfẹ ni iha ariwa Jẹmánì ni lati pa laibikita afẹfẹ, bi wọn yoo ṣe ju agbara akojopo lọpọlọpọ.

Bi o ṣe jẹ aabo, ko si ewu. “Nigbati o ba dapọ awọn ẹrọ ina meji, iyika kuru kẹmika kan ti o fun ni ooru ati iwọn otutu ga si awọn iwọn 80, ṣugbọn ko si nkan miiran ti o ṣẹlẹ. Nitoribẹẹ, awọn olomi nikan ko ni aabo, ṣugbọn bẹni epo ati epo diel. Pelu agbara ṣiṣan-nipasẹ awọn batiri redox, awọn oniwadi ni Ile-ẹkọ Fraunhofer tun nira ni iṣẹ ṣiṣe idagbasoke imọ-ẹrọ litiumu-dọn ...

ọrọ: Alexander Bloch

Batiri ṣiṣan Redox

Batiri sisan redox jẹ agbelebu laarin batiri deede ati sẹẹli epo kan. Ina n ṣàn nitori ibaraenisepo laarin awọn elekitiroti meji - ọkan ti o sopọ si ọpá rere ti sẹẹli ati ekeji si odi. Ni idi eyi, ọkan yoo fun awọn ions ti o ni idiyele ti o daadaa (oxidation), ati ekeji gba wọn (idinku), nitorina orukọ ẹrọ naa. Nigbati ipele kan ti itẹlọrun ba ti de, iṣesi naa duro ati gbigba agbara ni rirọpo awọn elekitiroti pẹlu awọn tuntun. Awọn oṣiṣẹ ti wa ni pada nipa lilo awọn yiyipada ilana.