Bateriile aer-aer oferă o autonomie de peste 1 km. Defect? Sunt de unică folosință.

Acum câteva zile, ne-am referit la „inginer inventiv”, „tatăl a opt copii”, „veteranul marinei” care „a inventat baterii care foloseau aluminiu și un electrolit misterios”. Am considerat că dezvoltarea subiectului nu este foarte de încredere – tot datorită sursei, Daily Mail – dar problema trebuie completată. Dacă britanicii aveau de-a face cu baterii aluminiu-aer, atunci ele... chiar există și pot oferi cu adevărat o autonomie de mii de kilometri.

Inventatorul, descris de Daily Mail, „tatăl a opt copii”, a fost prezentat ca cineva care a creat ceva complet nou (un electrolit netoxic) și este deja în discuții pentru a-și vinde ideea. Între timp, tema celulelor aluminiu-aer a fost dezvoltată de câțiva ani.

Dar să începem de la început:

Cuprins

• Baterii de aer din aluminiu - trăiesc rapid, mor tineri
  • Tesla Model 3 Long Range cu o rezervă de putere de 1+ km? Se poate face
  • Baterii Alcoa și Phinergy aluminiu/aer - încă de unică folosință, dar bine gândite
  • Rezumat sau de ce am criticat Daily Mail

Bateriile aluminiu-aer folosesc reacția aluminiului cu moleculele de oxigen și apă. Într-o reacție chimică (formulele pot fi găsite pe Wikipedia), se formează hidroxid de aluminiu și, în cele din urmă, metalul se leagă de oxigen pentru a forma alumină. Tensiunea scade destul de repede și când tot metalul a reacționat, celula nu mai funcționează. Spre deosebire de bateriile litiu-ion, Celulele aer-aer nu pot fi reîncărcate sau reutilizate..

Sunt de unică folosință.

Da, aceasta este o problemă, dar celulele au o caracteristică foarte importantă: densitatea gigantică a energiei stocate în raport cu masa... Aceasta înseamnă 8 kWh/kg. Între timp, nivelul actual al celor mai bune celule litiu-ion este de 0,3 kWh/kg.

Tesla Model 3 Long Range cu o rezervă de putere de 1+ km? Se poate face

Să ne uităm la aceste cifre: 0,3 kWh/kg pentru cele mai bune celule moderne cu litiu față de 8 kWh/kg pentru celulele din aluminiu - litiul este de aproape 27 de ori mai rău! Chiar dacă luăm în considerare că în experimente, bateriile aluminiu-aer au atins o densitate de „doar” 1,3 kWh/kg (sursă), aceasta este totuși de peste patru ori mai bună decât cea a celulelor cu litiu!

Deci nu trebuie să fii un calculator grozav pentru a-ți da seama cu bateria Al-air Tesla Model 3 Long Range va ajunge la aproape 1 km pe baterie în loc de cei 730 km actuali pentru litiu-ion... Nu este cu mult mai puțin decât Varșovia până la Roma și mai puțin decât Varșovia până la Paris, Geneva sau Londra!

Din păcate, cu celule litiu-ion, după ce am parcurs 500 de kilometri cu Tesla, îl conectăm la încărcător pentru timpul sugerat de mașină și mergem mai departe. Când utilizați celule Al-air, șoferul va trebui să meargă la o stație unde bateria va trebui înlocuită. Sau modulele sale individuale.

Și în timp ce aluminiul este ieftin ca element, faptul că trebuie să gătiți elementul de la zero de fiecare dată anulează efectiv câștigurile din gamele superioare. Coroziunea aluminiului este, de asemenea, o problemă care apare chiar și atunci când bateria nu este utilizată, dar această problemă a fost rezolvată prin păstrarea electrolitului într-un recipient separat și pomparea acestuia atunci când este necesară o baterie aluminiu-aer.

Phinergy a venit cu asta:

Baterii Alcoa și Phinergy aluminiu/aer - încă de unică folosință, dar bine gândite

Bateriile de aer sunt gata de utilizare comercial ei bine, sunt folosite chiar și în aplicații militare. Acestea au fost create de Alcoa în parteneriat cu Phinergy. În aceste sisteme, electrolitul este într-un recipient separat, iar celulele individuale sunt plăci (cartușe) introduse în compartimentele lor de sus. Arată ca:

Bateria de aeronave (aluminiu-aer) a companiei israeliene Alcoa. Observați tubul de pe partea laterală a pompei de electrolit Alcoa (c)

Bateria este pornită prin pomparea electrolitului prin tuburi (probabil prin gravitație, deoarece bateria acționează ca o rezervă). Pentru a încărca bateria, scoateți cartușele uzate din baterie și introduceți altele noi.

Astfel, proprietarul utilajului va lua cu el sistemul greu pentru a-l folosi o zi dacă va fi necesar. Și atunci când apare nevoia de încărcare, mașina trebuie înlocuită de o persoană cu calificările corespunzătoare.

În comparație cu celulele litiu-ion, avantajele celulelor aluminiu-aer sunt costuri de producție mai mici, lipsa de cobalt și emisiile reduse de dioxid de carbon în timpul producției. Dezavantajul este o singură utilizare și necesitatea de a recicla cartușele uzate:

Rezumat sau de ce am criticat Daily Mail

Pilele de combustibil aluminiu-aer (Al-air) există deja, sunt uneori folosite și au fost lucrate destul de intens în ultimii zece ani și ceva. Cu toate acestea, din cauza creșterii densității energetice a celulelor cu ioni de litiu și a posibilității reîncărcării lor repetate, subiectul a dispărut - mai ales în industria auto, unde înlocuirea regulată a milioane de baterii este o sarcină amețitoare..

Bănuim că inventatorul descris de Daily Mail probabil că nu a inventat nimic, ci a construit el însuși celula aluminiu-aer. Dacă, după cum descrie el, a băut electrolit în demonstrații, trebuie să fi folosit apă pură în acest scop:

> Tatăl a opt copii a inventat bateria de 2 km? Mmm, da, dar nu 🙂 [Daily Mail]

Cea mai mare problemă cu bateriile aluminiu-aer nu este că nu există, ci există. Problema cu acestea sunt costurile unice și costurile mari de înlocuire. Investiția într-o astfel de celulă va pierde mai devreme sau mai târziu sensul economic în comparație cu bateriile litiu-ion, deoarece „încărcarea” necesită o vizită la atelier și un muncitor calificat.

În Polonia există aproximativ 22 de milioane de mașini. Potrivit Oficiului Central de Statistică al Poloniei (GUS), parcurgem în medie 12,1 mii de kilometri pe an. Deci, dacă presupunem că bateriile aluminiu-aer vor fi înlocuite în medie la fiecare 1 kilometru (pentru un calcul simplificat), fiecare dintre aceste mașini ar trebui să viziteze garajul de 210 de ori pe an. Fiecare dintre aceste mașini a vizitat garajul la fiecare 10 zile în medie.

603 mașini așteaptă baterii în fiecare zi., tot duminica! Dar o astfel de înlocuire necesită aspirarea electroliților, înlocuirea modulelor, verificarea tuturor acestor lucruri. Cineva va trebui să colecteze și aceste module uzate din toată țara pentru a le procesa ulterior.

Acum înțelegi de unde au venit criticile noastre?

Notă editorială www.elektrowoz.pl: Articolul menționat mai sus din Daily Mail afirmă că aceasta este o „pilă de combustie” și nu o „baterie”. Cu toate acestea, pentru a fi sincer, trebuie adăugat că „pile de combustibil „se încadrează în definiția „acumulator” valabilă în Polonia. (vezi, de exemplu, AICI). Cu toate acestea, în timp ce o baterie aluminiu-aer poate (și ar trebui) să fie numită o pilă de combustie, o baterie cu litiu-ion nu poate fi numită așa.

O celulă de combustie funcționează pe principiul substanțelor furnizate extern, incluzând adesea oxigen, care reacționează cu un alt element pentru a forma un compus și a elibera energie. Astfel, reacția de oxidare este mai lentă decât arderea, dar mai rapidă decât coroziunea normală. Pentru a inversa procesul, este adesea necesar un tip complet diferit de dispozitiv.

Pe de altă parte, într-o baterie litiu-ion, ionii se deplasează între electrozi, astfel încât nu există oxidare.

Nota 2 la ediția www.elektrowoz.pl: subtitlul „trăiește intens, mor tânăr” este preluat dintr-unul dintre studiile pe această temă. Ne place acest lucru pentru că descrie specificul celulelor de aer din aluminiu.

Acest lucru vă poate interesa: