Informatika és tudomány

Hunter

Gyorsabban töltődő akkuk nanotechnológiával

Egy háromdimenziós nanoszerkezet döbbenetesen gyorsan tölthető és kisüthető akkumulátorokat ígér, mindezt az energiatárolási kapacitás megtartása mellett.

Paul Braun professzor fejlesztése komoly áttörést jelenthet az elektromos járművek, az orvosi eszközök, a különböző lézerek és katonai alkalmazások számára egyaránt. "A kapott rendszer kondenzátorszerű teljesítményt biztosít akkumulátorokra jellemző energiatárolással" - mondta Braun, az Illinois Egyetem anyagtudományi professzora. "A legtöbb kondenzátor nem jeleskedik a tárolásban, viszont rendkívül gyorsan le tudja adni az energiát. Az akkumulátorok többsége meglehetősen nagy energiamennyiséget tárol, viszont nem képesek az energia gyors fogadására vagy leadására. Ez mindkettőt tudja."

Az átlagos lítium-ion (Li-ion) vagy nikkel-fém hidrid (NiMH) akkuk teljesítménye jelentősen romlik, ha gyorsan töltjük vagy merítjük le azokat. Az akku aktív anyagát egy vékony hártyává alakítva lehetővé válik a gyors töltés és kisütés, ez azonban szinte nullára csökkenti a tároló kapacitást, mert az aktív anyagnak alig marad térfogata az energia eltárolásához.


Paul Braun (középen), Xindi Yu tanuló (balra) és Huigang Zhang kutató (jobbra) társaságában

Braun és munkatársai egy háromdimenziós szerkezetet alkottak a vékony hártyából, amivel tízszer, vagy akár százszor gyorsabban töltődő akkumulátorok készíthetők, melyek ennek ellenére teljesen megszokottan teljesítenek a hordozható készülékekben. A technika másodpercek alatt feltölthető telefonokat és percek alatt tölthető laptopokat eredményezhet, nem is szólva a nagy teljesítményű lézerekről és defibrillátorokról, amiknek nem kell az impulzusok előtt vagy közben a töltődésre várniuk.

Braun különösen az elektromos járművekkel kapcsolatban optimista, melyeknél az akkuk töltési ideje és élettartama komoly korlátokat jelent. A hosszú távú utazást gyakorlatilag lehetetlenné teszik az alig 200 kilométeres táv megtételére elegendő akkuk, melyek feltöltése megközelítőleg egy órát vesz igénybe. "Ha mindössze 5 percig tartana a töltési idő, akkor már-már ugyanúgy tekintenénk ezekre a járművekre, mint a belső égésű motorokkal szereltekre" - mondta Braun.


Braun nanostruktúrás katódjait használó lítium-ion akkumulátor (balra), és ugyanez egy pásztázó elektronmikroszkóp alatt (jobbra)

A technika kulcsa a kutatók újszerű háromdimenziós szerkezete. Egy felületre parányi gömbökből álló bevonatot visznek fel, olyan szorosan zsúfolva egymás mellé, hogy azok szabályos rácsba rendezik önmagukat. Ezután a kutatók fémmel töltik fel a gömbök közötti és körüli teret. A folyamatban a gömbök elolvadnak vagy feloldnak, egy lyukacsos, szivacsszerű háromdimenziós fémszerkezetet hagyva maguk után. Ezután egy elektrokémiai polírozásnak nevezett eljárással egységessé marják a szerkezet felszínét, megnagyobbítva a lyukakat és teljesen nyitottá téve a vázat, amit végül egy vékony aktív anyag hártyával vonnak be.

Az eredmény egy kölcsönösen folytonos elektródaszerkezet apró összekapcsolódásokkal, amiben a lítium ionok gyors mozgásra képesek, a vékony aktív anyag hártyának köszönhetően a diffúziós kinetika is felgyorsul, a fémváz pedig kitűnő elektromos vezető. A csapat NiMH és Li-ion akkukal is demonstrálta technikáját, a szerkezet azonban általános, vagyis bármilyen aktív anyagot ülepíthetnek a fémvázra. "Azt szeretjük benne, hogy univerzális, vagyis ha valaki kitalál egy jobb akkukémiát, a koncepció alkalmazkodik" - magyarázta Braun.

Hozzászólások

A témához csak regisztrált és bejelentkezett látogatók szólhatnak hozzá!
Bejelentkezéshez klikk ide
(Regisztráció a fórum nyitóoldalán)
  • lapaleves #37
    hát ja az elég nagy baj lenne, ha végre annyi energiát termelnék, hogy lecsatlakozhassak a közműről.

    azért a 100% autonómia elég távoli még, azért meg csak nem büntetnek, ha csak 10%-ot fogyasztok.

    de tudod mit? a rendelkezésre állási díjat megveszem kilóra, a cégek meg bekaphassák.

    hozzáteszem jogos lehet, hogy pénzt kérnek azért, hogy bármikor visszacsatlakozhassak.
  • josIP #36
    Duke: Ha esetleg elolvasod újra a hozzászólásomat, láthatod hogy én 71 kWh ELVÉGZETT MUNKÁT (energiamennyiséget) írtam, ami szükséges az A pontból B pontba eljutásig, és NEM teljesítményt, ami időegység alatt elvégzett minkát jelent.

    Bonfire: 30 éves vén autóm van, de mivel vigyázok rá és karbantartom, illetve tojást tartok a pedálok alatt, városban 7 litert eszik. Nincs légkondim, nincs hifim. Nincs is rá szükségem.

    De ezt magyarézd el annak a többszázezer embernek, aki a nemlátező pénzéből hitelre veszi a legalapabb szuzukit, de klíma, az kell bele, mert az fontos.

    Én soha nem panaszkodtam a manuális klímámra (ha meleg van, letekerem, ha hideg, felhúzom. Kézzel, mert ebben nincs motor. Sőt, még a tükröt is kívülről állítom, na ehhez szólj hozzá! :) de valamiért az emberek mostanában nem bírnak ilyen luxusdolgok nélkül létezni. Pedig a nevében is benne van, luxus, mert nem életbevágóan fontos, hanem színtiszta pazarlás.
  • duke #35
    "A nagyvárosokban világszerte állandóan dugó van, miközben minden autóban egy személy utazik."


    Ja tobbek kozott ezert is fenttarthatatlan a mai kozlekedesi forma. Orulet, hogy 2 tonnas, 8 negyzetmeteres batar gepeket mozgatunk azert, hogy egy 80 kg-os embert szallitsunk. Mikozben ez megoldhato lenne egy 40 kg-os elektromos biciklivel is, olcsobban, gyorsabban, szazad annyi szennyezessel. De egy max 300 kg-os zart jarmu minden NORMALIS igenyt kielegithetne.
  • B0nFire #34
    Az a baj, hogy ha szélkereket és napkollektort szerelsz fel a házadra, és ellátod vele saját magad, közben lecsatlakozol a hivatalos közműről, akkor valami különadót vetnek ki rád, ami összegszerűleg magasabb, mintha még mindig a TITÁSZ/DÉMÁSZ/ÉMÁSZ ügyfele lennél és a semmiért fizetnéd nekik a rendelkezésre állási díjat. Kvázi-büntetést fizetsz azért, hogy nem terheled a közös hálózatot, és független vagy.

    Amíg ez a törvény meg nem változik, addig bármily csábító is, az emberek nem szívesen fektetnek bele az amúgy is drága berendezések felszerelésébe, ami amúgy is csak jó pár év múlva hozza be az árát. De onnantól kezdve ingyen van az energia. Persze ez az energialobbinak nem tetszik – hová vezetne, ha senki sem venne tőlünk áramot! –, így kijárják, hogy az ő akaratuk érvényesüljön, és mindenképpen fizessen az ember. Akár igénybe veszi a szolgáltatásukat, akár nem.

    Ez a baj. Különben akármilyen kódus vagyok, egy db napelemet valahogy csak megvennék, és felpakolnám a tetőre 12 m magasra, ha csak egy kW-ot is tudok vele spórolni, már megérte. De így?
  • B0nFire #33
    Ja, a nővérem családjának van egy kicsi Fiat személygépkocsija. 6 éves, de alig van benne kilométer, mert tényleg csak akkor használják, ha muszáj. A sógorom, aki rendőr, nem átall cirka 3 km-t gyalogolni a munkahelyéig, és ugyanennyit vissza is. Szeret túrázni. A nővérem pedig a vállalati busszal jár be a munkahelyére, amely szintén a város másik végén van, hiába "relatíve" kis város, azért a külterületeket gyalog elég megközelíteni. A gyereket az apja kíséri vagy az anyja gyalog iskolába, 15 perc séta.

    De nem is sírnak a benzinár miatt, és ha kedvük támad, beugranak a kocsiba, és mindhárman elmennek egy túrára mondjuk Lengyelországba. És még visznek egy havert magukkal, hogy tele legyen a kocsi.

    Ha minden ember csak feleannyira nézné meg, mire és hogyan költ, most nem lenne energiaválság.
  • B0nFire #32
    "Közben nem csak gyorsításnál fogyaszt, hanem menet közben folyamatosan le kell küzdeni a légellenállást, gördülési ellenállást, megy a fényszóró, légkondi, hifi etc."

    Még véletlenül sem áll szándékomban kötekedni, de nem gondolod, hogy kissé a földtől elrugaszkodottan gondolkodunk néhány dologban? A fő probléma az energiaválság. Nem azért akarnak átállni az emberek alternatív forrásokra, mert ez most az úri passziójuk, hanem mert a kőolaj és földgázkészletek nagyon fogyóban vannak. Nem lehetne akkor az igényekből is lejjebb engedni? Amint tegnap megjegyeztem: nem kell, hogy az autó 400 lóerős legyen. Elég a 40 is. Légkondi és hifi sem szükséges ahhoz, hogy A-ból B-be gyorsan eljuttasson minket a jármű, amelynek ez a legfőbb és a legelső célja. Különben is, a légkondi ártalmas az egészségre, a hifi pedig elvonja a figyelmünket a vezetéstől. Ha már spórolni kell mindenképpen, akkor pont ezek a csicsák kerüljenek ki elsőként. Nem nélkülözhetetlenek. Értem én, hogy a megszokás nagy úr, de ha az lesz a választás, hogy vagy szekér, vagy kis tudású autó, akkor az utóbbi marad. Az emberek nem fognak visszatérni a szekerekhez, és a mai világban megvalósíthatatlan is lenne ez a fajta közlekedés.

    Én inkább arra hajlanék, hogy ha már egyrészt energiaválság van, meg óvni kell a környezetet is, akkor amellett kardoskodnék, hogy egy autó akkor vegyen részt a zsúfolt forgalomban, ha az tele van! A nagyvárosokban világszerte állandóan dugó van, miközben minden autóban egy személy utazik. Na, ez az igazi luxus. Ez alól csak az adhatna felmentést, ha a közlekedés másként nem oldható meg. Pl vidéki kisvárosban nincs olyan, hogy tömegközlekedés. Igaz az is, hogy ezekben a kisvárosokban egy-egy kerékpár is elég a közlekedéshez, de a kényelmesebbek egyre többen járnak felénk is elektro-biciklivel. Autóval meg csak akkor, ha az egész család megy. Egy megyeszékhelyen, pl Nyíregyházán 10-15 percenként indulnak buszok mindenfelé. Ott már van tömegközlekedés. Ha csak apunak kell mennie, akkor üljön fel a buszra.

    Lehet, hogy kicsit demagóg vagyok, de ezt én így gondolom és vallom. Persze tudom, hogy az emberek annál sokkal kicsinyesebbek, mintsem ezt megtennék.
  • lapaleves #31
    nekem nemigen jön ki a tábla, mondjuk van pár paraméter, amit alapon hagytam. persze mondhatni közelít, de még mindig csak 63 van a névleges 88 helyett a gyakorlati végsebességnél. fékpadom nincs otthon, de talán többnek kéne lennie, annyira nincs szétcsapva a motor, idős első tulaj német doktornőtől vettem.
  • duke #30
    na mindegy, nem mukodik a linkeles, de a cim lathato.
  • duke #29
    Itt a link ujra.

    www.cameronsoftware.com/ev/data/EVDrivePower.xls
  • duke #28
    "aztán ha hozzászámoljuk, hogy egy korszerű motor hatásfoka ~35%, akkor 71,4 kWh munka a kocsi mozgatása."

    Az a 35 % az maximum a laboratoriumban 35 %, es ott is csak rovid ideig, amig el nem kezdenek kopni az alkatreszek. A hetkoznapokban az utakon jo ha, 20% a hatasfok.
    Es nem kell hetven kilowatt egy auto mozgatasahoz. A gyakorlatban egy 1 tonnas auto 50-100 km/h koruli sebesegnel 15-20 KW teljesitmenyt igenyel.
    Itt egy tablazat ami a suly, legellenalas alapjan kiszamolja szukseges teljesitmenyt.
    EVDrivePower.xls
    Persze a gyorstoltes meg igy is ezer ampereket igenyelne, de igazabol nagyon ritka eseteket leszamitva nincs szukseg ra. Senki sem vezet napi 24 orat. Atlagos hasznalat melett, boven van naponta, ket naponta 6-8 ora, hogy feltoltodjon az akku.
További bejegyzések a fórumban...