เทคโนโลยีแห่งอนาคตที่ไม่ต้องการแปลสู่โลก

2024 ผู้เขียน: Seth Attwood | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-16 16:17

จากมุมมองของฉัน นี่เป็นกลอุบายปกติของปรสิต และทั้งหมดนี้ทำเพื่อผลกำไร (กำไร) เท่านั้น!

สำหรับอารยธรรมปัจจุบัน ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นในช่วงเวลาของเทสลา แต่พวกปรสิตก็เข้าใจชัดเจนว่าถ้าคนเข้าถึงพลังงานอิสระได้ก็จะจบ

สิ่งประดิษฐ์ทั้งหมดถูกซ่อนอยู่ใต้ผ้าซึ่งตอนนี้พวกเขาทั้งหมดอยู่

และสิ่งนี้จะดำเนินต่อไปจนถึงช่วงเวลาที่การพัฒนา "วิทยาศาสตร์" ในปัจจุบันไม่ได้ฝังอยู่ในทางตันอย่างแท้จริง และทั้งปรสิตจะยอมจำนนและเปิดหีบพร้อมกับสิ่งประดิษฐ์ของนักวิทยาศาสตร์ทั้งหมดที่พวกมันฆ่า (ซึ่งไม่น่าจะเป็นไปได้)

หรือพวกปรสิตจะพยายามจัดภัยพิบัติในระดับดาวเคราะห์อีกครั้งเพื่อผลักดันให้ทุกคนกลับสู่ยุคหินและเริ่มต้นใหม่อีกครั้ง - สำหรับพวกเขา นี่เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุด

เราจะ "กิน" กับอะไร?

มันเป็นความขัดแย้ง แต่ถึงแม้จะมีเส้นทางอันยิ่งใหญ่ที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทำในช่วง 30 ปีที่ผ่านมา แต่อุปกรณ์พกพาทั้งหมดยังคงติดตั้งแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนซึ่งเข้าสู่ตลาดเมื่อต้นปี 2534 เมื่อเครื่องเล่นซีดีปกติเป็นจุดสุดยอดของวิศวกรรม คิดในเทคโนโลยีพกพา

คุณสมบัติที่มีประโยชน์มากมายของตัวอย่างใหม่ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์ต่างๆ ถูกปรับระดับด้วยเวลาที่อุปกรณ์เหล่านี้จ่ายไฟไม่เพียงพอจากแบตเตอรี่มือถือ สบู่วิทยาศาสตร์และนักประดิษฐ์คงจะก้าวไปข้างหน้านานแล้ว แต่พวกมันถูก "สมอ" ของแบตเตอรี่เก็บไว้

เรามาดูกันว่าเทคโนโลยีใดบ้างที่สามารถเปลี่ยนโลกของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้ในอนาคต

ประการแรก ประวัติเล็กน้อย

ส่วนใหญ่มักใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Li-ion) ในอุปกรณ์พกพา (แล็ปท็อป โทรศัพท์มือถือ พีดีเอ และอื่นๆ) ทั้งนี้เนื่องมาจากข้อได้เปรียบเหนือแบตเตอรี่นิกเกิล-เมทัล ไฮไดรด์ (Ni-MH) และนิกเกิล-แคดเมียม (Ni-Cd) ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายก่อนหน้านี้

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีพารามิเตอร์ที่ดีกว่ามาก อย่างไรก็ตาม ควรระลึกไว้เสมอว่าแบตเตอรี่ Ni-Cd มีข้อได้เปรียบที่สำคัญอย่างหนึ่ง นั่นคือ ความสามารถในการจ่ายกระแสไฟสูง คุณสมบัตินี้ไม่สำคัญอย่างยิ่งเมื่อเปิดเครื่องแล็ปท็อปหรือโทรศัพท์มือถือ (โดยที่ส่วนแบ่งของ Li-ion ถึง 80% และส่วนแบ่งของมันเพิ่มมากขึ้นเรื่อย ๆ) แต่มีอุปกรณ์ค่อนข้างน้อยที่ใช้กระแสไฟสูงเช่นทุกชนิด ของเครื่องมือไฟฟ้า เครื่องโกนหนวดไฟฟ้า เป็นต้น ป. จนถึงปัจจุบัน อุปกรณ์เหล่านี้แทบจะเป็นโดเมนของแบตเตอรี่ Ni-Cd เท่านั้น อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนที่เกี่ยวข้องกับการจำกัดการใช้แคดเมียมตามคำสั่ง RoHS การวิจัยเกี่ยวกับการสร้างแบตเตอรี่ที่ปราศจากแคดเมียมที่มีกระแสไฟออกสูงได้เข้มข้นขึ้น

เซลล์ปฐมภูมิ ("แบตเตอรี่") ที่มีลิเธียมแอโนดปรากฏขึ้นในช่วงต้นทศวรรษที่ 70 ของศตวรรษที่ 20 และพบการใช้งานอย่างรวดเร็วเนื่องจากมีพลังงานจำเพาะสูงและข้อดีอื่นๆ ดังนั้นความปรารถนาอันยาวนานที่จะสร้างแหล่งกระแสเคมีด้วยตัวรีดิวซ์ที่แอคทีฟมากที่สุดคือโลหะอัลคาไลจึงเกิดขึ้น ซึ่งทำให้สามารถเพิ่มทั้งแรงดันไฟฟ้าในการทำงานของแบตเตอรี่และพลังงานจำเพาะของแบตเตอรี่ได้อย่างมาก หากการพัฒนาเซลล์ปฐมภูมิด้วยแอโนดลิเธียมประสบความสำเร็จค่อนข้างเร็ว และเซลล์ดังกล่าวเข้ามาแทนที่อุปกรณ์ไฟฟ้าสำหรับอุปกรณ์พกพาอย่างแน่นหนา การสร้างแบตเตอรี่ลิเธียมก็ประสบปัญหาพื้นฐาน ซึ่งต้องใช้เวลามากกว่า 20 ปีในการเอาชนะ

หลังจากการทดสอบหลายครั้งตลอดช่วงทศวรรษ 1980 ปรากฏว่าปัญหาของแบตเตอรี่ลิเธียมนั้นบิดเบี้ยวไปรอบๆ อิเล็กโทรดลิเธียม อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น รอบกิจกรรมของลิเธียม: กระบวนการที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานในท้ายที่สุด ทำให้เกิดปฏิกิริยารุนแรง เรียกว่า "การระบายอากาศด้วยการปล่อยเปลวไฟ" ในปี 1991 มีการเรียกคืนแบตเตอรี่ลิเธียมแบบชาร์จซ้ำได้จำนวนมากไปยังโรงงานผลิต ซึ่งถูกใช้เป็นแหล่งพลังงานสำหรับโทรศัพท์มือถือเป็นครั้งแรกเหตุผลก็คือในระหว่างการสนทนา เมื่อการบริโภคในปัจจุบันสูงสุด เปลวไฟก็ถูกปล่อยออกมาจากแบตเตอรี่ ทำให้ใบหน้าของผู้ใช้โทรศัพท์มือถือไหม้

เนื่องจากความไม่เสถียรที่มีอยู่ในโลหะลิเธียม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการชาร์จ การวิจัยได้ย้ายไปที่สาขาการสร้างแบตเตอรี่โดยไม่ต้องใช้ Li แต่ใช้ไอออนของแบตเตอรี่ แม้ว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะให้ความหนาแน่นของพลังงานต่ำกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมเล็กน้อย แต่แบตเตอรี่ Li-ion นั้นปลอดภัยเมื่อได้รับเงื่อนไขการชาร์จและการคายประจุที่ถูกต้อง อย่างไรก็ตาม พวกเขา ไม่ต้านทานการระเบิด

ในทิศทางนี้เช่นกันในขณะที่ทุกอย่างพยายามพัฒนาไม่หยุดนิ่ง ตัวอย่างเช่น นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีนันยาง (สิงคโปร์) ได้พัฒนา แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนชนิดใหม่ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดเป็นประวัติการณ์ … ขั้นแรกให้ชาร์จใน 2 นาทีถึง 70% ของความจุสูงสุด ประการที่สอง แบตเตอรี่ใช้งานได้เกือบไม่มีการสลายตัวมานานกว่า 20 ปี

เราคาดหวังอะไรต่อไป

โซเดียม

นักวิจัยหลายคนกล่าวว่าโลหะอัลคาไลนี้ควรมาแทนที่ลิเธียมที่มีราคาแพงและหายาก ซึ่งยิ่งกว่านั้น มีฤทธิ์ทางเคมีและเป็นอันตรายจากไฟไหม้ หลักการทำงานของแบตเตอรี่โซเดียมคล้ายกับลิเธียม - ใช้ไอออนของโลหะในการถ่ายโอนประจุ

หลายปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์จากห้องปฏิบัติการและสถาบันต่างๆ ได้ต่อสู้กับข้อเสียของเทคโนโลยีโซเดียม เช่น การชาร์จที่ช้าและกระแสไฟต่ำ บางคนสามารถแก้ปัญหาได้ ตัวอย่างเช่น ตัวอย่างก่อนการผลิตของแบตเตอรี่ poadBit จะถูกชาร์จในห้านาทีและมีความจุมากกว่าครึ่งถึงสองเท่า หลังจากได้รับรางวัลหลายรางวัลในยุโรป เช่น Innovation Radar Prize, Eureka Innovest Award และอื่นๆ อีกหลายรางวัล บริษัทได้ย้ายไปสู่การรับรอง การก่อสร้างโรงงาน และรับสิทธิบัตร

กราฟีน

กราฟีนเป็นโครงผลึกแบนที่มีอะตอมของคาร์บอนหนาหนึ่งอะตอม ด้วยพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ในปริมาตรที่กะทัดรัด และสามารถเก็บประจุได้ กราฟีนจึงเป็นโซลูชั่นที่สมบูรณ์แบบสำหรับการสร้างซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ขนาดกะทัดรัด

มีโมเดลทดลองที่มีความจุมากถึง 10,000 Farads แล้ว! ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ดังกล่าวถูกสร้างขึ้นโดย Sunvault Energy ร่วมกับ Edison Power นักพัฒนาอ้างว่าในอนาคตพวกเขาจะนำเสนอแบบจำลองซึ่งพลังงานจะเพียงพอที่จะจ่ายพลังงานให้กับบ้านทั้งหลัง

supercapacitors ดังกล่าวมีข้อดีหลายประการ: ความเป็นไปได้ของการชาร์จที่เกือบจะทันที ความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ความปลอดภัย ความกะทัดรัด และต้นทุนต่ำ ด้วยเทคโนโลยีใหม่สำหรับการผลิตกราฟีน ซึ่งคล้ายกับการพิมพ์บนเครื่องพิมพ์ 3 มิติ Sunvault ให้คำมั่นว่าต้นทุนของแบตเตอรี่จะน้อยกว่าเทคโนโลยีลิเธียมไอออนเกือบสิบเท่า อย่างไรก็ตาม การผลิตภาคอุตสาหกรรมยังคงเป็นทางยาวไกล

Sanvault ก็มีคู่แข่งเช่นกัน กลุ่มนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัย Swinburn ประเทศออสเตรเลีย ได้เปิดตัวซุปเปอร์คาปาซิเตอร์แบบกราฟีน ซึ่งเทียบได้กับความจุของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน สามารถชาร์จได้ภายในไม่กี่วินาที นอกจากนี้ ยังมีความยืดหยุ่น ซึ่งช่วยให้สามารถใช้กับอุปกรณ์ที่มีรูปแบบต่างๆ และแม้กระทั่งในเสื้อผ้าอัจฉริยะ

แบตเตอรี่อะตอม

แบตเตอรี่นิวเคลียร์ยังมีราคาแพงมาก เมื่อสองสามปีที่แล้วมี นี่คือข้อมูลเกี่ยวกับแบตเตอรี่นิวเคลียร์ ในอนาคตอันใกล้ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเหล่านี้จะไม่สามารถแข่งขันกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่คุ้นเคยได้ แต่เราไม่สามารถพูดถึงแบตเตอรี่เหล่านี้ได้ เนื่องจากแหล่งพลังงานที่ผลิตพลังงานอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 50 ปีมีความน่าสนใจมากกว่าแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้

ในแง่หนึ่ง หลักการทำงานของพวกมันคล้ายกับการทำงานของเซลล์แสงอาทิตย์ แทนที่จะเป็นดวงอาทิตย์ แหล่งที่มาของพลังงานในพวกมันคือไอโซโทปที่มีรังสีเบตาซึ่งถูกดูดซับโดยองค์ประกอบเซมิคอนดักเตอร์

รังสีเบต้าไม่เหมือนกับรังสีแกมมา มันเป็นกระแสของอนุภาคที่มีประจุและสามารถป้องกันได้ง่ายด้วยวัสดุพิเศษชั้นบาง ๆมันยังถูกดูดซับโดยอากาศอย่างแข็งขัน

ปัจจุบันมีการพัฒนาแบตเตอรี่ดังกล่าวในหลายสถาบัน ในรัสเซีย NUST MISIS, MIPT และ NPO Luch ประกาศการทำงานร่วมกันในทิศทางนี้ ก่อนหน้านี้ โครงการที่คล้ายคลึงกันเปิดตัวโดย Tomsk Polytechnic University ในทั้งสองโครงการ สารหลักคือนิกเกิล-63 ซึ่งได้จากการฉายรังสีนิวตรอนของไอโซโทปนิกเกิล-62 ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่มีการประมวลผลและการแยกสารกัมมันตภาพรังสีเพิ่มเติมในเครื่องหมุนเหวี่ยงแก๊ส ต้นแบบแรกของแบตเตอรี่น่าจะพร้อมในปี 2560

อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์จ่ายไฟแบบ beta-voltaic ดังกล่าวมีกำลังไฟต่ำและมีราคาแพงมาก ในกรณีของการพัฒนาของรัสเซีย ค่าใช้จ่ายโดยประมาณของแหล่งพลังงานขนาดเล็กอาจสูงถึง 4.5 ล้านรูเบิล

Nickel-63 ก็มีคู่แข่งเช่นกัน ตัวอย่างเช่น มหาวิทยาลัยมิสซูรีได้ทำการทดลองกับสตรอนเทียม-90 มาเป็นเวลานาน และแบตเตอรี่เบต้า-โวลตาอิกขนาดเล็กที่มีพื้นฐานจากไอโซโทปสามารถหาซื้อได้ในเชิงพาณิชย์ ในราคาหนึ่งพันดอลลาร์ พวกเขาสามารถจ่ายไฟให้กับเครื่องกระตุ้นหัวใจ เซ็นเซอร์ หรือชดเชยการคายประจุของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในตัวเองได้

ตอนนี้ผู้เชี่ยวชาญใจเย็นลงแล้ว

แม้จะมีแนวทางในการผลิตจำนวนมากของแบตเตอรี่โซเดียมชนิดแรกและการทำงานเชิงรุกกับแหล่งจ่ายไฟแบบกราฟีน ผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมไม่ได้คาดการณ์ถึงการปฏิวัติใดๆ ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

บริษัท Liteko ซึ่งดำเนินการภายใต้ปีกของ Rusnano และผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในรัสเซีย เชื่อว่าไม่มีเหตุผลใดที่การเติบโตของตลาดจะชะลอตัวลง "ความต้องการแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอย่างต่อเนื่องมีสาเหตุหลักมาจากพลังงานจำเพาะสูง (จัดเก็บต่อหน่วยมวลหรือปริมาตร) ตามพารามิเตอร์นี้ ทั้งสองไม่มีคู่แข่งในแหล่งพลังงานเคมีแบบชาร์จซ้ำได้ที่ผลิตเป็นชุดในขณะนี้" ความคิดเห็นในบริษัท

อย่างไรก็ตาม ในกรณีที่แบตเตอรี่โซเดียม poadBit ตัวเดียวกันประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์ ตลาดสามารถจัดรูปแบบใหม่ได้ภายในเวลาไม่กี่ปี เว้นแต่เจ้าของและผู้ถือหุ้นต้องการหารายได้พิเศษจากเทคโนโลยีใหม่