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Die 10 besten Batterietechnologien zum Laden und Speichern zukünftiger Energie

 

Alle Digitale Geräte wie Player, Smartphones, Diktiergeräte und andere tragbare Geräte sowie Elektroautos werden in ihren Funktionen immer ausgefeilter. Einschränkungen werden hauptsächlich durch die begrenzte Menge an Energie auferlegt, die in den Batterien gespeichert ist.

Ein Smartphone funktioniert beispielsweise nach dem nächsten Aufladen maximal 2 Tage lang. Nun wenn Batterien verbessern, sie geräumiger machen, dann könnte die Arbeit an einer einzelnen Ladung um ein Vielfaches verlängert werden.

Leider haben sich Smartphones in den letzten 10 Jahren viel schneller entwickelt als die Verbesserung der Batterietechnologie. Es gibt jedoch Hoffnung auf Verbesserungen, da die Wissenschaft nicht stillsteht und die Wissenschaftler in den letzten Jahren begonnen haben, sehr interessante neue Lösungen anzubieten. Sie können als Batterietechnologie der Zukunft bezeichnet werden. Lassen Sie uns auf einige von ihnen achten.

10 besten Batterie- und Energiespeichertechnologien der Zukunft

1. Laden Sie das Elektroauto in 5 Minuten und das Telefon in 30 Sekunden auf

Im Jahr 2022 plant das israelische Unternehmen StoreDot die Produktion von Batterien für Elektroautos und -geräte auf der Grundlage der revolutionären Technologie der Lithiumbatterien. Mit dieser Technologie können Elektrofahrzeuge die Reichweite von 500 Kilometern in nur 5 Minuten wiederherstellen!

Sie möchten normalerweise Graphit, der normalerweise in Lithiumbatterien verwendet wird, durch eine spezielle Mischung von Metalloiden ersetzen, einschließlich Silizium und einigen patentierten Materialien, die erst kürzlich im Labor des Unternehmens synthetisiert wurden. Der Prozess der Bildung der Mischung ist weniger toxisch und die Menge an Kobalt in den Batterien wird halbiert. Übrigens sind die Batterien auch sicherer.

Neue Lithiumbatterien

Sogar der Name des Unternehmens StoreDot enthält einen Hinweis auf winzige bioorganische Peptidmoleküle, sogenannte Nanopunkte, die die Ladungsspeicherdichte erhöhen und auf neuer Technologie basierende Batterien mit schneller Absorption und Energiespeicherung versorgen.

In der Zwischenzeit müssen die Wissenschaftler einige technische Schwierigkeiten überwinden, die mit der Notwendigkeit verbunden sind, während des Ladevorgangs einen sehr großen Strom zu leiten. Hierzu wird ein fortschrittlicheres Kühlsystem für Kabel und Stecker sowohl im Fahrzeugsystem als auch direkt an der Ladestation benötigt.

Der Physiker Viktor Krivchenko über vielversprechende Batterietypen, grundlegende Probleme bei der Herstellung von Lithium-Schwefel-Stromquellen und die Vorteile von Post-Lithium-Ionen-Batterien:


2. So laden Sie Ihr Telefon gegen Umgebungsgeräusche auf

Britische Wissenschaftler haben ein Telefon entwickelt, das einfach durch den ständig herumstehenden Lärm aufgeladen werden kann. Die Technologie basiert auf dem piezoelektrischen Effekt. Piezoelektrische Nanogeneratoren selbst haben in gewissem Sinne schon lange viel Rauschen verursacht.

Und jetzt wurden bereits spezialisierte Generatoren dieser Art entwickelt, die Hintergrundgeräusche bearbeiten und daraus elektrischen Strom erzeugen, um kleine Batterien aufzuladen. Tatsächlich wird das Telefon durch Lärm aufgeladen, der den Menschen zu jeder Zeit einfach auf die Nerven ging, und jetzt kann es greifbare Vorteile bringen.

Die Verwendung von Nanogeneratoren

Die Forscher entwickelten eine spezielle Mischung, in die Zinkoxid gegeben wurde, und beschichteten einfach die Oberfläche des Geräts mit dieser Mischung. Somit stellte sich heraus, dass eine Oberfläche, die vollständig von piezoelektrischen Nanostäben bedeckt ist, die Oberfläche der Vorrichtung ist, die Energie erzeugt. Diese Nanostäbe sind sehr empfindlich gegenüber Schallwellen und biegen sich selbst bei sehr schwachem Schalldruck.

Nanogeneratoren wandeln diese Schwingungen in elektrischen Strom um, dessen Energie ausreicht, um die Batterie aufzuladen.Nanogeneratoren wandeln nicht nur Schallwellen von Geräuschen um, sondern arbeiten auch mit einer Stimme, die während eines Gesprächs ertönt, sodass der Benutzer bereits durch Telefonieren die Ladung seines Akkus teilweise wiederherstellt.


3. Erhöhen Sie die Batteriekapazität mit reinem Silizium aus Sand

An der Riverside University entschied sich eine Gruppe von Forschern auf der Suche nach einem alternativen Ansatz für Lithium-Ionen-Batterien, traditionellen Graphit durch gewöhnlichen Sand zu ersetzen. Zunächst stellten die Wissenschaftler das Problem des schnellen Abbaus von Silizium in Nanogröße fest, das auch in industriellen Mengen nur sehr schwer zu erhalten ist. Danach beschlossen die Wissenschaftler, den üblichen verfügbaren Sand zu verwenden.

Sand verwenden

Sand ist leicht zu reinigen und leicht in Pulverform aufzutragen. Der gereinigte Sand wurde mit Salz und Magnesium benetzt und dann erhitzt, um Sauerstoff zu entfernen. So erhielten wir reines Silizium mit poröser Struktur, wodurch wir die Kapazität des Elements verdreifachen, die Effizienz seiner Verwendung erhöhen und die Lebensdauer erhöhen konnten! Die Produktion ist kostengünstig und umweltfreundlich.

Batterien für Baumwolle, Kaffeebohnen und Bomben:Kohlebatterien ersetzen Lithium


4. Laden Sie Ihr Smartphone unterwegs auf

Selbst die gewöhnlichste Kleidung kann als Stromerzeuger verwendet werden, nachdem sie leicht modifiziert wurde, sagen Forscher der Universität von Surrey im Manor Park (England). Sie schlagen die Verwendung sogenannter triboelektrischer Nanogeneratoren vor, die die Energie der Oberflächenbewegung von Kleidung in eine elektrische Ladung umwandeln können. Der auf diese Weise erzeugte Strom kann akkumuliert und dann in eine normale Lithiumbatterie übertragen oder direkt von einem tragbaren Gerät (Player, Telefon usw.) gespeist werden.

Grundsätzlich unterliegt die Technologie der triboelektrischen Nanogeneratoren keinen praktischen Einschränkungen. Sie kann auch in den Wänden von Häusern, in Pflastersteinen, in Baumstämmen und Ästen, in Autoreifen usw. eingesetzt werden - überall dort, wo Vibrationen oder Reibungen auftreten. Ein solches System würde die Verwendung von Energie aus der Bewegung von irgendetwas ermöglichen - zum Laden der Batterien von Nachtlichtern, Geräten, Segways und dergleichen. Mehr dazu:Nanogeneratoren zum Laden tragbarer Geräte


5. Übertragen Sie Energie in Form von Ultraschall auf die Batterie

Die Idee, elektrische Energie „durch die Luft“ zu übertragen, ist nicht neu. Aber warum nicht versuchen, Ultraschall für diesen Zweck zu verwenden? Die Astrobiologin Meredith Perry schlägt vor, Ultraschallsender in Innenelemente zu integrieren. Ultraschall einer bestimmten Reichweite ist für Menschen und Tiere nicht hörbar, sodass Schallwellen recht sicher direkt an das Gerät gesendet werden können und somit kabellos aufgeladen werden können.

Verwendung von Ultraschall

Eine 5,5 mm dicke Platte dient in einem solchen System als Sender, der nur dann automatisch eingeschaltet wird, wenn sich ein wiederaufladbares Gerät in der Betriebszone befindet. Eine Ultraschallenergiewelle wird in Form eines fokussierten Strahls gerichtet und von einem flachen Empfänger empfangen, der an einem wiederaufladbaren Gerät angebracht ist. Im Gegensatz zu Wi-Fi kann das Ultraschall-uBeam-System Wände nicht überwinden, aber die Energie wird sehr konzentriert gesendet.


Endlos lebenslange Batterien

Das Problem von Batterien jeglicher Art ist eine begrenzte Anzahl von Lebenszyklen, dh sie können nicht unendlich oft geladen und entladen werden. Es wäre schön, eine Batterie zu erstellen, die niemals durch eine neue ersetzt werden könnte, sondern bei Bedarf einfach aufzuladen und dies so oft zu tun, wie Sie möchten. An der University of California hat Irwin fast eine so ideale Batterie geschaffen!

Endlos lebenslange Batterien

Forscher haben eine Batterie entwickelt, die auf Goldnanodrähten basiert und bis zu 200.000 Lade- / Entladezyklen standhält, ohne die Kapazität zu verringern.Durch die tausendfach dünnere Verkabelung als das Haar können große Oberflächen mit einer ausreichend hohen Leitfähigkeit erzeugt werden. Nanodrähte sind mit einer speziellen Hülle aus Heliumelektrolyt und Mangandioxid beschichtet, die es ermöglichte, eine ultimative Beständigkeit gegen Abbau zu erzielen. Diese Entscheidung gilt heute als eine der vielversprechendsten.


7. Graphen eröffnet neue Horizonte

Grabat hat Batterien entwickelt, die auf einer speziellen Form von Kohlenstoff basieren - Graphen. Heute sind Graphenbatterien die besten auf dem Markt. Sie ermöglichen es beispielsweise, ein Elektroauto 750 Kilometer mit einer einzigen Ladung zu fahren.

Graphenbatterien

Grundsätzlich können solche Batterien in wenigen Minuten aufgeladen werden und sind 30-mal intensiver als Lithium-Ionen-Vorgänger. Solche Batterien sind bereits in unbemannten Luftfahrzeugen verbaut, außerdem gewinnen sie in Elektrofahrzeugen und als Antriebe für Heimkraftwerke an Beliebtheit.


8. Schaumbatterien versprechen billig zu sein

Schaumbatterien

Die Ingenieure von Prieto verlassen sich auf Festkörperbatterien, die durch Drucken hergestellt wurden und auf Kupferschaum mit einem elektropolymerisierten Separator basieren. Daher plant das Unternehmen, die sichersten, billigsten, schnell aufladbaren und langlebigen Batterien herzustellen, deren Ladungsdichte fünfmal höher sein wird als bei modernen Lithiumbatterien.


9. Natrium - ein Konkurrent zu Lithium

Natriumbatterien

Natrium ist eines der am leichtesten zugänglichen chemischen Elemente auf dem Planeten. Aus Natrium plant eine Gruppe von Wissenschaftlern aus Japan, einen neuen Batterietyp herzustellen. Seltenes Lithium wird hier nicht benötigt und die Kapazität verspricht 7-mal höher zu sein als die!

Seit den 80er Jahren des 19. Jahrhunderts wurde Natrium aktiv als Grundlage für Energiequellen untersucht. Mit Salz und modernen Technologien ist es nun technisch möglich geworden, eine Natriumionenbatterie billig genug zu machen. Es wird jedoch erwartet, dass noch einige Jahre vergehen werden, bevor eine umfassende praktische Umsetzung beginnt.


10. Wasserstoff zum Laden von Geräten

Wasserstoffbatterien

In jüngster Zeit sind völlig ungewöhnliche intelligente Ladegeräte für mobile Geräte mit Wasserstoffantrieb erhältlich. Dieses Produkt heißt Upp. Wasserstoff ist umweltfreundlich und beim Laden entsteht nur Wasserdampf. Eine Wasserstoffzelle reicht für 5 volle Ladungen eines durchschnittlichen Smartphones. Im Moment ist das Gerät aufgrund der hohen Kosten nicht besonders gefragt, aber die Idee scheint vielen sehr interessant und vielversprechend.

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