Teknoloji

Hızlı Şarj Edilen Pil Araştırması: Sıcak, Süper Yüksek Teknoloji ve Şaşırtıcı!

Cep telefonlarının popüler hale gelmesinden bu yana, şarj edilebilir elektrikli pillerin önemi dünya çapında istikrarlı bir şekilde artıyor. Wikipedia’ya göre, 2013’te dünya çapında (akıllı telefonlar dahil) tahmini 6,8 milyar cep telefonu kullanılıyordu ve dünyadaki her 100 kişiden 97’si en az bir cep telefonuna sahipti. Bu rakamlara aramızdaki en yoksullar da dahildir. Çok sayıda kullanıcı yalnızca sesli arama yapmaktan (ve seyrek olarak metin mesajlaşmaktan) öteye gitmese de, gün geçtikçe çeşitlenen ve sayıları artan ücretsiz, mükemmel, kullanımı kolay ‘uygulamaların’ (veya uygulamaların) mevcudiyeti , yavaş yavaş bu kategorideki birçok kişiyi ‘çekirdek’ cep telefonu kullanıcıları haline getiriyor. Bugün bilgisayarları birincil bilgisayar cihazı olarak kullanan birçok kişi, bilgisayarların yakında bilgisayar dünyasındaki üstün konumlarından vazgeçeceğinin farkında olarak, akıllı telefonlara da geçmeye başlıyor. Bu faktörlerin 2020 yılına kadar akıllı telefon kullanıcılarının sayısında (veya küresel olarak 9,2 milyar kullanıcı) %35’lik bir artışa yol açması bekleniyor.

Akıllı telefonlar daha ince, daha hafif, daha akıllı hale geldikçe, daha büyük ekranlar kullandıkça ve daha fazla güç tüketiyor. Bu nedenle, geleceğin akıllı telefonlarının başarısı için, çöpe atılmadan önce çok sayıda şarj edilebilen yüksek kapasiteli, süper hızlı şarjlı pillere olan kritik ihtiyaç.

Sağlıkları için pillerin hızlı şarj edilmesine bağlı olan başka önemli uygulamalar da vardır. Biri, çok övülen elektrikli araç (EV) endüstrisidir. Kullanıcılar, pilin yeniden şarj olma süresinin bugün bir benzin istasyonunda yakıt doldurmak için geçen süre ile karşılaştırılabilir olmasını bekliyorlar, yani yaklaşık 4-5 dakika. Son derece önemli bir başka uygulama da akıllı şebekelerdir – elektrik girişlerinin ve kullanıcılara çıkışların yönetildiği akıllı elektrik güç yönetim istasyonları. Fazla enerjiyi depolamak (girdi talebi aştığında) ve bir eksiklik olduğunda serbest bırakmak için büyük kapasiteli, hızlı şarj eden/boşa giden piller gerekir. Akıllı saatlerde, akıllı evlerde ve kişisel sağlık cihazlarında (PHD’ler) kullanılan hızlı şarjlı piller biraz daha az kritik ama yine de önemli.

Birkaç yıl önce, Lityum-iyon pillerin (şu anda kullanımda olan en iyi pil teknolojisi) gelecekteki gereksinimler için fazlasıyla yetersiz olacağı açık bir şekilde ortaya çıkmıştı. Li-ion teknolojisi ile geleceğin öngörülen pili arasında o kadar büyük bir boşluk var ki, pil teknolojisinde bir “kuantum sıçraması” (veya devrimi) dışında hiçbir şeyin yeterli olmayacağı oldukça açık hale geldi. Bu nedenle, henüz haberlerde yer almamışken, birçok önde gelen Üniversite ve Kurumsal Ar-Ge merkezinde, aşağıdaki özelliklerle geleceğin o üstün pil teknolojisini bulmak için hararetli ve çılgın araştırmalar başlatıldı: sırayla şarj süresi. birkaç dakika, hatta saniye (vay!), daha düşük ağırlık (EV pilleri durumunda yarıya iniyor), daha fazla kapasite, güvenlik (2013 Boeing 787’yi anımsatan elektrik yangınları ve patlamalar beklenmiyor! ), önemli ölçüde daha düşük maliyet, kolay kullanım ve çevrim süreleri binlerce ve on binlerde!

1-2 yıl içinde teknolojide bir “kuantum sıçraması” gerçekleştirmeyi düşünmek, bilim camiasını yakın geçmişte şaşkına çevirirdi. Ama şimdi işler değişti! Son zamanlarda benzeri görülmemiş sıçramalar ve sınırlarla bilimsel bilginin sınırlarını geliştiren insan, bilimsel bilginin en doruklarında oturan günümüz araştırmacıları, bir şapka damlasında son derece umut verici çözümler sunuyor gibi görünüyor!

İşte bu makaleyi yazarken araştırma aşamasında olan en umut verici teknolojilerin bir listesi. (Not: Hızlı şarjlı pil araştırmaları şu anda 1 Numara için yarışan birçok alternatif teknolojiyle dolup taşmaktadır. Sayıları çok fazla olduğundan, yazar kapsamlı bir liste sunmaya çalışmamıştır. Bunun yerine, aşağıdaki liste tüm partinin en iyilerini temsil etmektedir, ona göre.)

Related Articles

ALÜMİNYUM-GRAFİT TEKNOLOJİSİ (daha fazla ayrıntı için Referans No. 2 ve 4’e bakın):

Listenin başında ABD Stanford Üniversitesi’nde geliştirilmekte olan Alüminyum-grafit teknolojisi yer alıyor. 1 dakikalık (evet, 60 saniye!) şarj süresi ile görenleri hayrete düşürüyor. Kapasitesi Li-ion’un yarısı kadar olsa da, inanılmaz şarj süresiyle bu eksikliği fazlasıyla kapatıyor. Li-ion’un yaklaşık 1000 şarj döngüsü ömrü ile karşılaştırıldığında, Alüminyum-grafit en az 7.500 döngü sürer. Ayrıca Li-ion’dan çok daha güvenli – araştırmacılar, delip geçseniz bile alev almayacağını söylüyor!

ALÜMİNYUM HAVA TEKNOLOJİSİ (EV’LER İÇİN) (Referans No.1 ve 2):

Alüminyum-hava (Al-air) pilde, katotta havadaki oksijen kullanılır ve sonuç olarak ayrı bir oksitleyiciye gerek yoktur. Bu tip pil, bir EV’ye benzinle çalışan benzerleriyle aynı seviyeye getirecek kadar güç sağlayabilecek enerji yoğunluklarına sahiptir. Tek bir tam şarjla menzil yaklaşık 1000 mildir! Ayda 2000 mile kadar gidiyorsanız, ihtiyacınız olan tek şey birkaç şarj olabilir!

Bu pil hakkında şaşırtıcı olan şey, mevcut Lityum pilin ağırlığının sadece yarısı kadar olmasıdır. Pilin ağırlığının yarısı bittiğinde, yolcuları ve eşyaları taşımak için çok daha fazla yük elde edersiniz (Not: Pil, bir EV’nin açık ara en ağır bileşenidir. Örneğin Tesla Roadster’da pil yaklaşık üçte birine katkıda bulunur. böylece toplam ağırlığın altıda biri önemli ölçüde tasarruf edilir).

ALÜMİNYUM-HAVA TEKNOLOJİSİ (EV’ler İÇİN) (Referans No.2):

Bu, yukarıda tartışılan Al-air teknolojisinden farklı bir tiptir. Vay be, çünkü suda (deniz suyu kadar normal) çalışıyor ve Li-ion’un 40 katı kapasiteye sahip!

NANOTEKNOLOJİ TABANLI HIZLI ŞARJ (Referans No.5):

Pilleri hızlı şarj eden bir İsrailli yüksek teknoloji şirketi olan StoreDot Ltd., yakında evrensel bir akıllı telefon şarj cihazı olan “Akıllı Telefonlar için FlashBattery” ile çıkacak. Şirket, nanoteknoloji kullanılarak oluşturulan/manipüle edilen tescilli organik bileşikleri kullanır.

Onu harika yapan nedir? Markası veya modeli ne olursa olsun herhangi bir telefonu bir dakika içinde (maksimum) şarj edebilir!

Şarj cihazı, telefonların yanı sıra giyilebilir cihazları, PHD’leri, tabletleri ve benzerlerini şarj etmek için kullanılabilir. Bununla birlikte, bir yakalama var – kanıtlanmış olmasına rağmen, henüz ticari olarak mevcut değil! Perakende mağazalarda satışa sunulması bundan sonra bir yıl alabilir.

StoreDot ayrıca yakında elektrikli arabalar için hızlı bir şarj cihazı olan “FlashBattery for EV”yi de sunacak. Bu ürünün bir araba aküsünü sadece beş dakikada şarj etmesi planlanıyor!

RADYO DALGALARI ÜZERİNDEN HIZLI ŞARJ (Referans No.2):

Bu teknolojide şarj için kullanılan elektrik enerjisi radyo dalgaları üzerinden iletilir.

Çok etkileyici değil, kablosuz olması ve 20 feet’e kadar bir mesafeden şarj olması dışında. Ve bir de yakalama var – piyasada hemen mevcut değil.

ORGANİK AKIŞ TEKNOLOJİSİ (Referans No.2 ve Wikipedia):

MIT (Massachusetts Institute of Technology) tarafından geliştirilen organik akış teknolojisi, yük taşıyıcı olarak organik bir madde olan AQDS (9,10-antrakinon-2,7-disülfonik asit) kullanarak elektrik üretir.

(Pil kaynaklı) elektrik üretim maliyetinin %97’sini azaltarak bizi hayrete düşürüyor – metal piller 700 dolardan 1 KWh güç sağlarken, organik akışlı piller size bu kadar gücü sadece 27 dolara veriyor!

NANOPİLLER (Referans No.2, 6 ve Wikipedia):

Nano piller “nano” boyutlu pillerden üretilir (yani, 10 ila -9 metre arasında değişen boyutlarda). “Nano” piller, elektriksel olarak yalıtkan bir zar veya ince bir yalıtkan film ile ayrılmış metalik bileşik (alüminyum oksit gibi) içindeki küçük bir deliğe (veya “nano gözenek”) iki elektrot yerleştirilerek oluşturulur. Tam bir pil oluşturmak için çok sayıda “nano gözenek” birbirine kaynaştırılır.

Onlar hakkında üstün bir şey var mı? Evet! Nano gözenekler o kadar küçüktür ki tek tek görülemezler. Li-ion’un dört katına kadar enerji tutabilirler ve 10 dakikada tam olarak şarj olabilirler. Ayrıca, yaklaşık 1.000 şarj döngüsü ömrüne sahiptirler.

NTU’nun LİTYUM-TİTANYUM DİOKSİT TEKNOLOJİSİ (EV’ler İÇİN) (Referans No.7&Wikipedia):

Bu, Singapur merkezli Nanyang Teknoloji Üniversitesi’nden (NTU) bir teknoloji atılımıdır. NTU, Li-ion pillerde bulunan grafit katotu titanyum dioksitten yapılmış düşük maliyetli bir jelle değiştirerek, kapasitesinin %70’ini iki dakikada şarj eden ultra hızlı şarjlı bir pil geliştirdiğini iddia ediyor! İki dakikalık şarj süresinin yanı sıra, 20 yıllık olağanüstü ömrü hayranlık uyandırıyor.

Öncelikle elektrikli araçlara yönelik olan pil ömrü faktörünün, aksi takdirde sık pil değişimlerinden kaynaklanacak maliyetleri önemli ölçüde azaltması bekleniyor.

NOT: Daha önce de belirtildiği gibi, hızlı şarj pil araştırması, şu anda umut verici birkaç alternatif teknolojiyle dolu, gelişen bir alandır. Metalik köpük substrat, silikon, sodyum-iyon, idrarla çalışan mikrobiyal yakıt hücreleri, güneş, hidrojen, mum isi ve Ar-Ge kapsamında olan diğer birçok teknolojiye dayalı teknolojiler, yazarın en iyisi olduğuna inandığı yukarıdaki liste yapılırken atlandı. çok güzelsin. Dikkate değer bir eksiklik, Meredith Perry’nin şarj için ultrason yoluyla iletilen elektriği kullanan “havadan şarj” teknolojisidir. Kısa bir süre öncesine kadar çok beklenen, çok övülen bir teknoloji, görünüşe göre son değerlendirme testlerini geçemedi ve bu nedenle dikkate alınmak zorunda kaldı.

Referanslar: (Referans No. 3 ila 7’ye erişmek için bağlantıyı kesip tarayıcınıza yapıştırmanız gerekir)

1. Jeffrey Marlow, “Bilim Araştırmasının En Sıcak 10 Alanı”, Bilim Araştırmasının En Sıcak 10 Alanı | kablolu, http://www.wired.com/2013/08/the-10-hottest-fields-of-science-research/

2. Cep tiftiği, “Geleceğin pilleri, çok yakında: saniyeler içinde şarj, son aylar ve kablosuz şarj” Gelecekteki piller, çok yakında: saniyeler içinde şarj, son aylar ve kablosuz şarj – Cep tiftiği, http://www.pocket-lint.com/news/130380-future-bateries-coming-soon-charge-in-seconds-last-months-and-power-over-the-air

3. ScienceDaily,”Piller Araştırması”, Pil Haberleri — Science Daily, sciencedaily.com/news/matter_energy/piller/

4. Stanford Üniversitesi, “Stanford’un alüminyum pili, geleneksel pillere güvenli bir alternatif sunuyor,” news.stanford.edu/news/2015/march/aluminum-ion-battery-033115.HTML

5. StoreDot Ltd., “Akıllı Telefonlar için Flash Pil”, StoreDot Ne Yapıyoruz, store-dot.com/#!smartphones/c1u5l

6. Ars Technica, “Çok sayıda nano pilden oluşan yeni pil” | Ars Technica, arstechnica.com/science/2014/11/new-battery-composed-of-lots-of-nanbatteries/

7.Nanyang Teknoloji Üniversitesi, “NTU, 20 yıl dayanan ultra hızlı şarjlı piller geliştiriyor,” Haber Detayı, media.ntu.edu.sg/NewsReleases/Pages/newsdetail.aspx?news=809fbb2f-95f0-4995-b5c0-10ae4c50c934

Related Articles

Leave a Reply

Your email address will not be published.

Back to top button