Батериите въздух-въздух осигуряват обхват от повече от 1 км. Дефект? Те са за еднократна употреба.
Съдържание
Преди няколко дни се спряхме на „изобретателния инженер“, „бащата на осем деца“, „ветерана от флота“, който „изобрети батерии, използващи алуминий и мистериозен електролит“. Открихме, че развитието на темата не е много надеждно - също благодарение на източника, Daily Mail - но проблемът трябва да бъде допълнен. Ако британците се занимаваха с алуминиево-въздушни батерии, тогава те ... наистина съществуват и наистина могат да предложат пробег от хиляди километри.
Изобретателят, описан от Daily Mail като "баща на осем деца", беше представен като човек, който е създал нещо напълно ново (нетоксичен електролит) и вече е в преговори за продажба на идеята си. Междувременно темата за алуминиево-въздушните клетки се развива от няколко години.
Но нека започнем от самото начало:
Таблица на съдържанието
- Алуминиеви въздушни батерии - Живей бързо, умри млад
- Tesla Model 3 Long Range с 1+ km обхват? Може да се направи
- Alcoa и Phinergy алуминиеви/въздушни батерии - все още за еднократна употреба, но добре обмислени
- Обобщение или защо критикувахме Daily Mail
Алуминиево-въздушните батерии използват реакцията на алуминия с кислород и водни молекули. При химическа реакция (формулите могат да бъдат намерени в Wikipedia) се образува алуминиев хидроксид и в крайна сметка металът се свързва с кислорода, за да образува алуминиев оксид. Напрежението пада доста бързо и когато целият метал реагира, клетката спира да работи. За разлика от литиево-йонните батерии, Елементите въздух-въздух не могат да се презареждат и използват повторно..
Те са за еднократна употреба.
Да, това е проблем, но клетките имат една много важна характеристика: гигантска съхранена енергийна плътност спрямо масата. Това е 8 kWh/kg. Междувременно текущото ниво на най-добрите литиево-йонни клетки е 0,3 kWh/kg.
Tesla Model 3 Long Range с 1+ km обхват? Може да се направи
Нека да разгледаме тези числа: 0,3 kWh/kg за най-добрите съвременни литиеви клетки срещу 8 kWh/kg за алуминиеви клетки - литият е почти 27 пъти по-лош! Дори ако вземете предвид, че в експерименти алуминиево-въздушните батерии са постигнали плътност от „само“ 1,3 kWh/kg (източник), това все пак е повече от четири пъти по-добре от литиевите клетки!
Така че не е нужно да сте страхотен калкулатор, за да разберете какво с батерия Al-air Tesla Model 3 Long Range, той ще достигне почти 1 км на батерия вместо сегашните 730 км за литиево-йонни. Това не е много по-малко, отколкото от Варшава до Рим, и по-малко от Варшава до Париж, Женева или Лондон!
За съжаление при литиево-йонните клетки, след като изминахме 500 километра с Tesla, го включваме в зарядното устройство за времето, предложено от колата и продължаваме напред. Когато използвате Al-air клетки, водачът ще трябва да отиде до станцията, където ще трябва да се смени батерията. Или отделните му модули.
И въпреки че алуминият като елемент е евтин, необходимостта от подготовка на елемента от нулата всеки път ефективно отрича печалбите от по-високи диапазони. Алуминиевата корозия също е проблем, който възниква дори когато батерията не се използва, но този проблем е решен чрез съхраняване на електролита в отделен контейнер и изпомпването му, когато е необходима алуминиева въздушна батерия.
Phinergi излезе с това:
Alcoa и Phinergy алуминиеви/въздушни батерии - все още за еднократна употреба, но добре обмислени
Въздушните батерии са готови за употреба търговски добре, те дори се използват във военни приложения. Те са създадени от Alcoa във връзка с Phinergy. В тези системи електролитът е в отделен контейнер, а отделните клетки представляват пластини (патрони), поставени в техните отделения отгоре. Изглежда като:
Авиационна батерия (алуминий-въздух) на израелската компания Alcoa. Обърнете внимание на тръбата отстрани на устройството за трансфер на електролит Alcoa (c)
Стартирането на батерията става чрез изпомпване на електролит през тръбите (вероятно чрез гравитация, тъй като батерията действа като резервен). За да заредите батерията, изваждате използваните касети от батерията и поставяте нови.
Така собственикът на машината ще вземе със себе си тежка система, така че един ден, ако е необходимо, да я използва. А когато възникне необходимост от зареждане, автомобилът трябва да бъде заменен от лице със съответната квалификация.
В сравнение с литиево-йонните клетки, предимствата на алуминиево-въздушните клетки са ниските производствени разходи, липсата на нужда от кобалт и намалените емисии на въглероден диоксид по време на производството. Недостатъкът е еднократната употреба и необходимостта от рециклиране на използвани касети:
Обобщение или защо критикувахме Daily Mail
Алуминиево-въздушни горивни клетки (Al-въздух) вече съществуват, понякога се използват и върху тях се работи доста интензивно през последните десетина години. Въпреки това, поради нарастващата енергийна плътност на литиево-йонните клетки и възможността за тяхното многократно презареждане, темата избледня - особено в автомобилната индустрия, където редовната смяна на милиони батерии е шеметна задача..
Подозираме, че изобретателят, описан от Daily Mail, вероятно не е изобретил нищо, а сам е проектирал алуминиево-въздушната клетка. Ако, както той описва, е пил електролит в демонстрации, той трябва да е използвал чиста вода за тази цел:
> Бащата на осем деца е изобретил 2-километровата батерия? Ммм да, но не 🙂 [Daily Mail]
Най-големият проблем с алуминиево-въздушните батерии не е, че те не съществуват - те наистина съществуват. Проблемът при тях е еднократните разходи и високите разходи за подмяна. Инвестицията в такава клетка рано или късно ще загуби икономически смисъл в сравнение с литиево-йонните батерии, тъй като „зареждането“ изисква посещение в сервиза и квалифициран работник.
В Полша има около 22 милиона коли. Според полската централна статистическа служба (GUS) караме средно 12,1 хиляди километра годишно. Така че, ако приемем, че алуминиево-въздушните батерии се сменят средно на всеки 1 километър (за опростено изчисление), всяка от тези коли ще трябва да посещава гаража 210 пъти годишно. Всяка от тези коли е посещавала гаража средно на всеки 10 дни.
603 автомобила чакат батерии ВСЕКИ ДЕН., също и в неделя! Но такава подмяна изисква изсмукване на електролита, смяна на модули, проверка на всичко това. Някой също ще трябва да събере тези използвани модули от цялата страна, за да ги обработва по-късно.
Сега разбирате ли откъде дойде нашата критика?
Редакционна бележка www.elektrowoz.pl: Гореспоменатата статия в Daily Mail гласи, че това е „горивна клетка“, а не „батерия“. Честно казано обаче трябва да се добави, че „горивни клетки“ попадат в дефиницията за „акумулатор“, която е в сила в Полша. (вижте например ТУК). Въпреки това, докато алуминиево-въздушната батерия може (и трябва) да се нарече горивна клетка, литиево-йонната батерия не може.
Горивната клетка работи на принципа на вещества, доставяни отвън, често включващи кислород, който реагира с друг елемент, за да образува съединение и да освободи енергия. По този начин реакцията на окисление е по-бавна от горенето, но по-бърза от нормалната корозия. Обръщането на процеса най-често изисква напълно различен тип устройство.
От друга страна, в литиево-йонна батерия йоните се движат между електродите, така че няма окисляване.
Редакционна бележка 2 на www.elektrowoz.pl: Подзаглавието „живей здраво, умри млад“ е взето от едно от изследванията по темата. Харесваме го, защото описва спецификата на алуминиево-въздушните клетки.
Това може да ви заинтересува:
