Vil du ikke have batterier lavet af sten? Er vi klar til en ny revolution inden for genopladelige batterier? Om alt dette i dag.
Over hele verden har der længe været et kapløb om at opnå den størst mulige effektivitet af den såkaldte grønne energi. Vedvarende energikilder, der ikke udsender drivhusgasser til atmosfæren, er fremtiden for vores civilisation, hvilket ingen er i tvivl om. Dette er ikke længere kun en drøm, men dagens behov. Forskere slår mere og mere alarm og opfordrer os til at spare på strømmen og forsøge at bruge elektriske apparater så effektivt som muligt.
Også interessant: Anmeldelse Motorola Edge 40: samme "top for pengene"
Lithium-ion-batterier er ikke længere så effektive
De fleste enheder kører på batterier eller batterier, fra gamle Walkman-afspillere til de nyeste smartphones eller elbiler, baseret på lithium-ion-teknologier (Li-ion). De har været brugt i mange år i de fleste elektriske apparater og teknologiske apparater, selvom de ikke er særlig energieffektive og holdbare. Derudover bliver deres bortskaffelse over tid et reelt problem for vores miljøs økologiske situation.
Lithium-ion-batterier er placeret næsten overalt, fordi de er billige og har høj ydeevne. Da prisen på disse batterier er faldet markant i løbet af det sidste årti, er de ved at blive det mest levedygtige alternativ til langtidsbrug, simpelthen på grund af deres store overflod. I dag har disse batterier opnået lave omkostninger og øget energitæthed ikke gennem teknologiske gennembrud, men gennem enkel og vedvarende ingeniøroptimering af fremstillingsmetoder, værktøjer og effektivitet.
Men med udviklingen af nye metoder og teknologier til elproduktion vokser efterspørgslen efter effektive lagringsmetoder. I lille skala er der ingen problemer med dette – løsningen er forskellige typer batterier og akkumulatorer, der er lige så oplagt et virkelighedselement som elektriciteten i sig selv.
De er vant til at drive telefoner, forskellige typer belysning, de var engang nødvendige for at bruge lommelygter eller musikafspillere, selvom alle disse nu er i vores smartphones. Men hvordan opbevarer du den energi, der skal til for at drive en hel husstand? Det viser sig, at batterier også kan komme til nytte i dette tilfælde. Vi taler naturligvis ikke om batterier af den type populære "fingre", der findes i butikkerne, men om helt nye enheder, som er spændende ingeniørpræstationer i sig selv.
Der har længe været forskning i gang for at udvikle nye batterier, der kan konkurrere med lithium-ion-batterier med hensyn til ydeevne, omkostninger og holdbarhed.
Mange af disse nye teknologier er ikke helt nye. I det væsentlige fungerer de på samme måde som lithium-ion-batterier, men bruger forskellige materialer. Her er nogle af de mest interessante eksempler på teknologier, der snart kan revolutionere energilagringsområdet.
Læs også: 7 sejeste anvendelser af ChatGPT
Solid-state batterier
Denne type batteri, i modsætning til andre, bruger ikke flydende eller gelelektrolytter, men faste former. Sådanne elektrolytter er sædvanligvis i form af keramik, glas, polymerer eller sulfitter. Solid-state batterier er mere effektive, fordi de giver mere energi til de samme dimensioner som deres lithium-ion modstykker. De har et stort potentiale, især inden for elbiler.
Et solid-state batteri har potentialet til at løse de fleste af de problemer, der er nævnt ovenfor med nutidens lithium-ion-batterier. Et solid-state-glasbatteri kan have tre gange energitætheden ved at bruge en alkalimetal (lithium, natrium eller kalium) anode, som øger katodens energitæthed og giver en lang levetid. En fast elektrolyt anses for ikke-brændbar eller i det mindste modstandsdygtig over for selvantændelse. Den ikke-brændbare karakter af solid state-batterier reducerer også risikoen for overophedning, hvilket gør det muligt for cellerne at blive pakket tættere, hvilket øger designfleksibiliteten og bulkdensiteten.
Store forhåbninger til disse batterier hænger sammen med, at de kan holde meget længere. Og dette er et stort plus i dagens verden.
Fast-state batterier er dog i øjeblikket på et lavt niveau af teknologisk parathed, og grundlæggende forskning er stadig i gang, hvilket forårsager usikkerhed og bekymringer vedrørende høje produktionsomkostninger og skalerbarhed. Udfordringen er også at indføre faste elektrolytter i en proces, der er kompatibel med moderne fremstillingspraksis, som ikke bør påvirke holdbarheden eller omkostningerne ved det endelige produkt, og derudover tilføje fordele såsom bedre energi- og effekttæthed, øget sikkerhed, og højere gennemløb..
Læs også: Jeg testede og interviewede Bings chatbot
Lithium-svovl batterier
Lithium-svovl (Li-S)-batterier (ikke at forveksle med "lithium-svovl" - disse evige batterier er drevet af ukrainernes stridigheder) begyndte at blive udviklet og forsket siden 60'erne af forrige århundrede som en effektiv enhed til lagring af energi ved hjælp af reversible elektrokemiske reaktioner. På trods af den hurtige udvikling og kommercialisering af lithium-ion batteri (LIB) teknologi, er der ikke opnået noget gennembrud for at løse de kritiske tekniske udfordringer, som lithium-ion batterier står over for i de kommende årtier. Derfor genvandt Li-S-batterier i 2000'erne betydelig interesse fra udviklere på grund af deres fordele - lave omkostninger og høj teoretisk specifik energi. Disse indikatorer er næsten 3 gange højere end egenskaberne for nuværende lithium-ion-batterier. De lave omkostninger og det høje indhold af svovl (dvs. aktivt katodemateriale) gør lithium-svovl-batterier mere attraktive end lithium-ion-batterier i betragtning af, at sidstnævnte bruger kritiske materialer såsom kobolt og nikkel i katodeproduktionen.
Og i lithium-svovl-batterier vil katoden, som er en af de to elektroder i batteriet, være lavet af svovl. Dette element er mere afbalanceret end traditionel nikkel og kobolt. Sådanne batterier er mere effektive end lithium-ion-batterier. Dette kan naturligvis føre til en længere rækkevidde af de biler, de skal bruges i. Vi kan sige, at den store fordel ved disse batterier er, at svovl er en billig og udbredt råvare. Samtidig er produktionsprocessen for sådanne batterier meget lig den, der bruges til produktion af lithium-ion-batterier, hvilket betyder, at de samme enheder og produktionskapaciteter kan bruges til deres produktion.
En anden fordel ved disse typer batterier er den mindre mængde energi, der kræves til deres fremstilling, med næsten 25%. Alle disse funktioner kan gøre produktionen af lithium-svovl-batterier meget rentabel.
Udviklingen er allerede i fuld gang. Virksomheden Lyten har opnået særlig stor succes på dette område. Den har allerede en hel LytCell EV-batteriplatform. Virksomheden siger, at dets batteri er billigere og sikrere end nutidens lithium-ion-batterier og kan bruges i masseproducerede elektriske køretøjer bygget i USA i midten af dette årti.
Også interessant: Google Bard AI: Alt hvad du behøver at vide
Jern-luft batterier
Denne type batteri fungerer på grundlag af processen med oxidation af jern ved hjælp af luft. I genopladningsprocessen omdannes oxiderede stoffer tilbage til jern i en proces kendt som omvendt oxidation. Jern-luft-batterier forventes at blive udbredt i den nærmeste fremtid, primært fordi de tillader energilagring næsten 25 gange længere end lithium-ion-batterier.
På grund af de meget store reserver af både jern og luft ville sådanne batterier helt sikkert koste meget mindre. Ifølge estimater kan deres pris være 10 gange lavere end eksisterende batterier! Desværre har sådanne batterier en væsentlig ulempe - på grund af den langsomme hastighed af jernoxidation kan det tage lang tid at oplade dem.
Opstarten Form Energy, som opstod på grundlag af det berømte Massachusetts Institute of Technology (MIT), udvikler med succes jern-luft-batterier. Form Energy-batterier er ifølge udviklerne ti gange billigere end lithium, og de bruger jern, som er rigeligt af i verden. Samtidig kan jern-luft-batterier holde længere end lithium-batterier og er også mere sikre, fordi de ikke er brandfarlige.
Den eneste ulempe, der ses i øjeblikket, er, at disse batterier er langsomme til at oplade, hvilket gør dem til en mindre levedygtig mulighed end lithium-batterier, for eksempel i tilfælde af bærbare computere eller smartphones. Til gengæld er de en glimrende løsning til energilagring på niveau med det nationale elnet, da de kan levere 100 timers energilagring, meget længere end lithiumbatterier, der kan holde op til seks timer. På den måde kan de lette integrationen af storskala solcelleparker og vindmølleparker.
Også interessant: Bluesky-fænomenet: hvilken slags service og er det i lang tid?
Batterier med knust sten
Et andet interessant eksempel på en ny type batteri er dem, der lagrer varme i stedet for elektricitet. For eksempel arbejder det israelske firma Brenmiller Energy på at bruge alternative materialer, såsom sten, til at lagre termisk energi. Siden 2012 har Brenmiller Energy brugt knust sten først til produktion og derefter til termisk energilagring. Sådanne teknologier kan til gengæld bruges til forskellige formål, for eksempel i industrien.
Interessant nok er ideen om at bruge knust sten til energilagring ikke helt ny. NASA, som har mange nye teknologier på sin ære, har testet teknologier til lagring af termisk energi siden halvfjerdserne af forrige århundrede. I modsætning til de konventionelle, bruger batterierne produceret af det israelske firma energi til at producere damp, varmt vand eller varm luft. Brenmiller Energy siger, at deres anlæg, kaldet Tempo, vil være i stand til at lagre op til 35 MWh energi og producere op til 14 tons damp i timen.
Dette er meget vigtigt for Israels økonomi, hvor op til 45 procent af alle energirelaterede emissioner kommer fra den industrielle varmesektor. Dette projekt skal erstatte dampkedler, der kører på traditionelle fossile brændstoffer.
Nye virkeligheder kræver nye løsninger. Fremkomsten af nye typer batterier vil bidrage til udviklingen af teknologier inden for energibesparelse. Måske skal din bærbare computer eller smartphone om nogle år ikke længere oplades hver dag, fordi den vil fungere i en måned, eller måske endda et år, på én opladning. Og samtidig vil den nye type batteri ikke kun spare energi, men også bidrage til at bevare miljøet.
Også interessant: