211service.com
IBM iegulda akumulatoru izpētē
IBM izpēte uzsāk vērienīgu projektu, kas, cerams, novedīs pie tādu akumulatoru komercializācijas, kas nākamo piecu gadu laikā uzglabā 10 reizes vairāk enerģijas nekā šodien. Uzņēmums sadarbosies ar ASV nacionālajām laboratorijām, lai izstrādātu daudzsološu, bet pretrunīgu tehnoloģiju, kas izmanto enerģiju blīvu, bet viegli uzliesmojošu litija metālu, lai reaģētu ar skābekli gaisā. Uzņēmums norāda, ka atdeve būs viegls, jaudīgs un uzlādējams akumulators elektrotīklam un transporta elektrifikācijai.
Ūdensizturīgs spēks: Šis aizsargapvalks aptver funkcionējošu litija-metāla akumulatora elektrodu, izslēdzot ūdeni, bet ļaujot litija joniem iziet cauri. Tā ir daļa no akumulatora prototipa, ko ražo PolyPlus Battery no Bērklijas, Kalifornijā.
Litija metāla-gaisa baterijas var uzglabāt milzīgu enerģijas daudzumu – teorētiski vairāk nekā 5000 vatstundu uz kilogramu. Tas ir vairāk nekā desmit reizes vairāk nekā mūsdienu augstas veiktspējas litija jonu akumulatoriem un vairāk nekā citai enerģijas uzglabāšanas ierīču klasei: kurināmā elementiem. Tā vietā, lai elementā būtu otrs reaģents, šīs baterijas reaģē ar skābekli gaisā, kas tiek ievilkts pēc vajadzības, padarot tās vieglas un kompaktas.
IBM izmanto riskanto tehnoloģiju, nevis litija jonu akumulatorus, jo tai ir potenciāls sasniegt pietiekami augstu enerģijas blīvumu, lai mainītu transporta sistēmu. Čandrasekhars Narajans , zinātnes un tehnoloģiju vadītājs IBM Almadenas pētniecības centrā Sanhosē, Kalifornijā. Ar visiem paredzamajiem notikumiem litija jonu akumulatori kļūs tikai aptuveni divas reizes labāki nekā šodien, viņš saka. Lai patiešām ietekmētu transportu un tīklu, jums ir nepieciešams lielāks enerģijas blīvums. Viens no projekta mērķiem, saka Narajans, ir viegls 500 jūdžu akumulators ģimenes automašīnai. The Chevy Volt var nobraukt 40 jūdzes pirms degvielas tvertnes izmantošanas, un Tesla Motors modelis S līnija var nobraukt līdz 300 jūdzēm bez uzlādēšanas.
Viens no galvenajiem izaicinājumiem litija metāla-gaisa bateriju izgatavošanā ir tas, ka gaiss nav tikai skābeklis, saka Džefs Dāns , materiālu zinātnes profesors Dalhousie Universitātē Jaunskotijā. Kur ir gaiss, tur ir mitrums, un mitrums ir litija nāve, saka Dāns. Kad litija metāls satiekas ar ūdeni, notiek sprādzienbīstama reakcija. Šīm baterijām būs nepieciešamas aizsargājošas membrānas, kas izslēdz ūdeni, bet ielaiž skābekli un ir stabilas laika gaitā.
IBM pašlaik nav akumulatoru izpētes programmu. Tomēr Narajans saka, ka IBM ir vajadzīgās zināšanas, lai risinātu zinātnes problēmas. Papildus Oak Ridge, IBM sadarbosies ar Lawrence Berkeley, Lawrence Livermore, Argonne un Pacific Northwest nacionālajām laboratorijām. Uzņēmums un tā līdzstrādnieki pašlaik strādā pie finansējuma priekšlikuma no ASV Enerģētikas departamenta Enerģētikas progresīvās pētniecības projektu aģentūras ietvaros.
Litija-metāla akumulatoru izpēte apstājās apmēram pirms 20 gadiem. 1989. gadā Kanādas uzņēmums Moli Energy atsauca savas uzlādējamās litija-metāla baterijas, kurās tika izmantots nevis gaiss, bet tradicionālāks katods, kad viens aizdegās; incidents noveda pie tiesvedības, un uzņēmums pasludināja bankrotu. Drīz pēc tam Sony laida tirgū pirmos uzlādējamos litija jonu akumulatorus, kas bija drošāki, un litija-metāla elektrodu pētījumi palēninājās gandrīz līdz apstāšanai. (Pēc pārstrukturēšanas Moli Energy pārorientēja savus pētniecības centienus un tagad pārdod litija jonu akumulatorus ar nosaukumu Molicel .) Tikai dažas laboratorijas visā pasaulē, tostarp tās, kas atrodas vietnē PolyPlus akumulators , Bērklijā, Kalifornijā, Japānā AIST , un St Andrews University , Skotijā, pašlaik strādā pie litija-gaisa akumulatoriem.
Litija-metāla akumulatoru drošības problēmas var rasties, kad tās tiek uzlādētas. Kad jūs uzlādējat un izlādējat, jums atkal un atkal ir jāgalvonē un jānoņem metāls, saka Dāns, kurš nav IBM projekta līdzstrādnieks. Laika gaitā, tāpat kā litija jonu akumulatorā, litija-metāla virsma kļūst raupja, kas var izraisīt termisku aizbēgšanu, kad akumulators burtiski deg, līdz tiek izlietoti visi tajā esošie reaģenti. Taču Narajans saka, ka litija-gaisa baterijas pēc savas būtības ir drošākas nekā iepriekš izstrādātās litija-metāla baterijas, kā arī mūsdienu litija jonu baterijas, jo šūnā ir tikai viens no reaģentiem. Litija-gaisa šūnai ir nepieciešams gaiss no ārpuses, saka Narajans. Jūs nekad nesaņemsit bēguļojošu reakciju, jo gaiss ir ierobežots.
PolyPlus Battery ir strādājis pie litija metāla-gaisa tehnoloģijas apmēram sešus gadus, un tam ir daži dramatiski pierādījumi par šīs tehnoloģijas dzīvotspēju: uzņēmuma galvenās mītnes akvārija tvertnē peldot starp klaunu zivīm, litija-metāla akumulators ievelk skābekli no sālsūdens. iedarbina zaļo LED. Uzņēmums ir arī izstrādājis akumulatora prototipu, kas izvelk skābekli no apkārtējā gaisa. Bet Stīvens Visko, uzņēmuma dibinātājs un pētniecības viceprezidents, saka, ka litija metāla-gaisa baterijas joprojām ir jauna tehnoloģija, kas nav gatava komercializācijai.
IBM Narayan norāda uz divām atlikušajām galvenajām problēmām ar litija metāla-gaisa tehnoloģiju. Pirmkārt, katoda konstrukcija ir jāoptimizē, lai litija oksīds, kas veidojas, kad akumulatorā tiek ievilkts skābeklis, nebloķētu skābekļa ieplūdes kanālus. Otrkārt, ir nepieciešami labāki katalizatori, lai vadītu apgriezto reakciju, kas uzlādē akumulatoru.
Narajans saka, ka nebūs skaidrs, cik daudz naudas un cik daudz laika prasīs projekts, līdz aptuveni pusotram gadam pēc izpētes sākšanas. Viņš lēš, ka uzņēmums projektam veltīs aptuveni piecus gadus. IBM, iespējams, neražos baterijas, bet licencēs tehnoloģiju ražotājiem.