Актуально:

Создана сверхбыстрая версия железо-никелевых батарей


Учёные из Стэнфордского университета (США) создали сверхбыструю версию железо-никелевых батарей, заряжающихся и разряжающихся со скоростью суперконденсаторов. Если производство таких аккумуляторов окажется относительно недорогим, электромобили и гибриды ждут серьёзные перемены.

Железо-никелевые аккумуляторы появились в XIX веке, а их масштабные продажи начались в начале XX столетия, причём занимался этим проповедник тогдашнего электромобилестроения Томас Эдисон. Кстати, оснащённый ими Detroit Electric, выпуск которого начался 105 лет назад, имел гарантированную дальность в 130 км пробега и максимальную (продемонстрированную на испытаниях в Детройте) - в 340 км, что равно нынешним показателям. (Заметим, что жене Генри Форда такое авто нравилось больше продукции её мужа и его конкурентов, отчего она с удовольствием использовала Detroit Electric в качестве личного транспорта.) В отличие от современных электромобилей, его аккумуляторы не были литиевыми, значительно более дорогими и нуждающимися в замене каждые шесть лет. Железо-никелевые батареи не только имеют ресурс в 30-50 лет, они ещё и значительно компактнее, исключительно устойчивы к вибрациям и тряске, а также к ударам и высоким температурам.

Тут не будет лишним напомнить, что серийные литиевые аккумуляторы гибрида Chevrolet Volt вполне успешно взорвались на испытаниях в 2012 году, покалечив несколько человек. Именно из-за устойчивости к вибрации и нагрузкам железо-никелевые батареи применялись в своё время как источник питания в немецкой крылатой ракете V-1 и баллистической ракете V-2. Короче говоря, казалось бы, это идеальная альтернатива литиевым: они даже в производстве дешевле, а в пересчёте на год службы цена их почти на порядок меньше.

И тем не менее у них есть минус, и большой. Мгновенная отдача энергии не превышает 100 Вт/кг - следовательно, в электромобиле мощностью хотя бы в 50 кВт их понадобится не менее полутонны. У литиевых батарей показатель в 2,5 раза выше, то есть абсолютный вес аккумуляторов на их базе может быть настолько же ниже. Нельзя сказать, что литий в этом отношении вполне эффективен: в том же Chevrolet Volt, чтобы разместить все батареи, их пришлось вынести в салон, на место среднего заднего пассажира. (А вдруг рванёт?) Поэтому и ранние Honda FCX Clarity, и KERS в «Формуле-1» используют не их, а суперконденсаторы, имеющие гораздо меньшую ёмкость, но практически мгновенно отдающие энергию.

Стэнфордские исследователи попробовали вырастить железный электрод железо-никелевого аккумулятора на графеновой одноатомной (в толщину) пластинке, а никелевый электрод (точнее, из гидроксида никеля) - на углеродной нанотрубке со стенками из 10 слоёв.

И вот что вышло. Новая железо-никелевая батарея полностью заряжалась за 120 с и отдавала всю энергию за 30 с. По словам учёных, время зарядки и разрядки уменьшилось в 1 000 раз в сравнении с обычными аккумуляторами такого типа. Разработчики объясняют столь головокружительный эффект тем, что сверхтонкие углеродные подложки существенно облегчают жизнь электронам, которые без проблем попадают на электроды, а от них к потребляющему прибору.

Увы, энергетическая плотность новых батарей осталась традиционной - 50 Вт•ч/кг, что в 4-5 раз меньше, чем у лития. Однако для гибридов это не столь важно: там вес литиевых аккумуляторов нужен только для того, чтобы обеспечить возможность чисто электрического движения на небольших скоростях, и большая ёмкость требуется куда меньше быстрой зарядки и отдачи электричества батареей.

Кроме того, новое устройство может найти применение в качестве вспомогательных накопителей. Дело в том, что зарядка литиевых аккумуляторов весьма неспешна, и регенеративное торможение, когда вращение колёс преобразуется в запасаемую батареей энергию, может быть только очень плавным, что для большинства ситуаций, когда водитель жмёт на тормоза, не походит. Поэтому, если вы нажали на тормоз хоть чуть-чуть сильнее, чем «еле-еле», в электромобиле включаются обычные дисковые тормоза, изнашиваясь и преобразуя энергию (которую можно было бы запасти) в нагрев окружающего воздуха и тормозной жидкости. Даже небольшая, 5-10-килограммовая железо-никелевая батарея могла бы существенно увеличить эффективность регенеративного торможения, а также повысить пиковое питание электромоторов при разгоне.



По материалам: cleandex.ru

Теги:
   АккумуляторЖелезо-Никелевые БатареиТехнологии


Читайте также: 

Кент Ховинд предложил 250 000 долларов за научное доказательство эволюции


Ученые поверили Библии


Евангелие от науки. Исследования ученых доказывают существование Создателя


Ученые разгадали тайну средневекового "черного мора"


NASA насчитало более миллиарда внеземных цивилизаций




comments powered by Disqus


     


    Религия


    Богословие


    История