5 самых многообещающих альтернатив литий-ионным батареям
Батарейки – отличные мелочи, не так ли? Маленькие цилиндрические кусочки металла, которые просто нагнетают энергию в ваши устройства. Они кажутся такими удобными, таким простым способом улучшить ваши технологии. Но батареи не так хороши, как многие думают.
Типичные батареи, которые вы найдете в магазине – Energizer, Duracell, Kodak, Panasonic – все содержат что-то, называемое литием. Литий – это щелочной элемент, который при вставке в батарею является отличным переносчиком энергии.
Однако литий не всегда хорошо. Вот почему и пять наиболее многообещающих альтернатив этим типам батарей.
Почему литиевые батареи являются проблемой?
Идея литий-ионных батарей заключается в том, что энергия накапливается в батареях, а затем выделяется в виде ионов лития. Они перемещаются между двумя электродами (от катода к аноду), производя энергию для наших устройств.
Но литий не совсем дружелюбное вещество.
После утилизации аккумуляторов они начинают разъедать. И здесь начинается проблема. Эта коррозия высвобождает литий и другие вещества внутри батареи, которые затем просачиваются в почву, загрязняя как грунтовые, так и поверхностные воды. Это может быть очень проблематично и наносить большой ущерб окружающей среде.
Итак, теперь вы знаете, почему литиевые батареи – не лучший вариант, когда вы думаете о спасении планеты. Давайте теперь рассмотрим пять альтернатив.
1. водородные топливные элементы
Водородные топливные элементы не являются чем-то новым в сфере производства энергии. Это электрохимические элементы, которые объединяют в себе топливо и то, что называется окислителем, для производства химической энергии.
Этот процесс требует цепочки реакций, в которых атом водорода разделяется на протоны и электроны двумя электродами, называемыми анодом и катодом. Затем электроны проходят по цепи, производя электричество.
Самое замечательное в водородных топливных элементах то, что у них отношение энергии к весу в 10 раз больше, чем у литий-ионных батарей. Водород также чрезвычайно распространен, и его можно производить из возобновляемых источников энергии. Это делает общий углеродный след водородных топливных элементов намного ниже, чем у литий-ионных батарей.
Один топливный элемент также имеет гораздо более длительный срок службы, чем литий-ионные батареи, которые иногда работают не дольше недели.
Однако производство водородных топливных элементов стоит недешево, учитывая, что обработка сырья для элементов является дорогостоящим процессом. Водород также чрезвычайно огнеопасен, что делает его довольно опасным веществом.
2. батареи Redox Flow
Проточные окислительно-восстановительные батареи, как и водородные топливные элементы, также связаны с выработкой электрохимической энергии. Однако проточные окислительно-восстановительные батареи устроены иначе.
Эти батареи состоят из двух разных веществ, растворенных в жидкостях, которые разделяются и прокачиваются через мембрану. Эта химическая энергия преобразуется в электрическую через серию реакций восстановления и окисления (отсюда и название «красный бык»).
Как и водородные топливные элементы, проточные окислительно-восстановительные батареи имеют очень долгий срок службы и требуют очень небольшого обслуживания. Однако эти батареи довольно сложны, и их нелегко изготовить.
Для функционирования этих батарей требуется ряд различных элементов, включая датчики, насосы, вторичные емкости и управление питанием. Однако они намного менее затратны для окружающей среды, чем литий-ионные батареи, и поэтому определенно являются сильным кандидатом на их замену.
3. солнечные панели
Большинство из нас слышали об этих производителях возобновляемой энергии. Солнечные панели хороши тем, что для их работы требуется только один источник энергии: солнце! И, конечно же, количество света, которое солнце светит на нашу планету каждый день, отнюдь не ограничено, то есть вы не можете его исчерпать.
Эти панели создают электричество, поглощая солнечный свет с помощью фотоэлектрических (PV) элементов, которые вырабатывают электричество постоянного (постоянного тока), которое затем преобразуется в электричество переменного (переменного тока) с помощью инверторной технологии.
Солнечные панели уже пользуются огромной популярностью во всем мире: акры земли отведены под размещение тысяч солнечных панелей для производства электроэнергии. И теперь их рассматривают при замене батарей.
Возьмем, к примеру, калькуляторы. Они часто полагаются на солнечную энергию для работы. Однако для питания калькулятора требуется небольшое количество электроэнергии, поэтому необходимо принять дополнительные меры, если солнечные панели собираются заменить литий-ионные батареи более энергоемкими устройствами. Но они все еще очень жизнеспособный вариант!
4. литий-серные батареи
Они могут показаться немного похожими на литий-ионные батареи, от которых мы пытаемся избавиться, но не волнуйтесь: между ними есть некоторые существенные различия. Возможно, вы встречали эти батареи под другим названием: аккумуляторные батареи.
Это, конечно же, батареи, которые вы можете заряжать с помощью электрического выхода, чтобы использовать их снова и снова.
Хотя это означает, что вы должны использовать электричество для питания батарей, это значительно менее вредно, чем использование традиционных литий-ионных батарей, учитывая их токсичность.
Разумеется, использование аккумуляторных батарей намного менее расточительно, чем использование литий-ионных. Вдобавок ко всему, эти батареи могут быть намного более энергоемкими, чем традиционные версии. Однако производство этих литий-серных батарей может стоить примерно в три раза дороже, и их переработка гораздо реже. Но они все еще намного превосходят своих предшественников.
5.Биоэлектрохимические батареи
Этот тип производства энергии отличается от всех других, перечисленных здесь, тем, что он полагается на работу биологических организмов. Анэробные бактерии, тип бактерий, которым не нужен кислород для выживания, используются для обработки ацетата методом восстановления / окисления, при котором высвобождаются электроны.
Эти электроны могут затем пройти через цепь, чтобы создать электричество, и вот у вас есть батарея.
Однако этот тип производства энергии все еще находится на стадии тестирования, и ученые, работающие над этим методом, еще не смогли добиться его полноценного функционирования в течение длительного периода времени. Но если этот метод окажется успешным, он может изменить правила игры в мире производства энергии.
Устойчивые альтернативы литий-ионным батареям становятся все более распространенными
Хотя некоторые из этих замен литий-ионных аккумуляторов все еще находятся на предварительной стадии, они представляют собой невероятно многообещающие замены в ближайшем будущем.
Чтобы защитить планету для будущих поколений, решающее значение имеет переход на более устойчивые альтернативы энергии. Кто знает? Возможно, скоро литий-ионные батареи уйдут в прошлое.