توفر بطاريات جو-جو نطاقًا يزيد عن كيلومتر واحد. خلل؟ يمكن التخلص منها.

قبل أيام قليلة ، تطرقنا إلى "المهندس المبتكر" ، "أب لثمانية أبناء" ، "المخضرم البحري" الذي "اخترع بطاريات تستخدم الألومنيوم وإلكتروليت غامض". وجدنا أن تطوير الموضوع غير موثوق به للغاية - أيضًا بفضل المصدر ، ديلي ميل - ولكن المشكلة تحتاج إلى استكمال. إذا كان البريطانيون يتعاملون مع بطاريات الألومنيوم الهوائية ، فإنهم ... موجودون حقًا ويمكنهم حقًا تقديم مدى يصل إلى آلاف الكيلومترات.

تم تقديم المخترع ، الذي وصفته صحيفة ديلي ميل بأنه "أب لثمانية أطفال" ، على أنه شخص ابتكر شيئًا جديدًا تمامًا (إلكتروليت غير سام) وهو يجري بالفعل محادثات لبيع فكرته. وفي الوقت نفسه ، تم تطوير موضوع خلايا الألومنيوم الهوائية لعدة سنوات.

لكن لنبدأ من البداية:

جدول المحتويات

• بطاريات الألومنيوم الهوائية - تعيش بسرعة وتموت يونغ
  • تسلا موديل 3 طويلة المدى بمدى 1+ كم؟ يمكن القيام به
  • بطاريات الألومنيوم / الهواء Alcoa و Phinergy - لا تزال تستخدم لمرة واحدة ولكنها مدروسة جيدًا
  • ملخص أو لماذا انتقدنا الديلي ميل

تستخدم بطاريات الألومنيوم الهوائية تفاعل الألومنيوم مع الأكسجين وجزيئات الماء. في تفاعل كيميائي (يمكن العثور على الصيغ على ويكيبيديا) ، يتشكل هيدروكسيد الألومنيوم ، وفي النهاية يرتبط المعدن بالأكسجين لتكوين أكسيد الألومنيوم. ينخفض ​​الجهد بسرعة كبيرة ، وعندما يتفاعل كل المعدن ، تتوقف الخلية عن العمل. على عكس بطاريات الليثيوم أيون ، لا يمكن إعادة شحن عناصر الهواء والهواء وإعادة استخدامها..

يمكن التخلص منها.

نعم ، هذه مشكلة ، لكن الخلايا بها ميزة واحدة مهمة للغاية: كثافة الطاقة المخزنة الضخمة بالنسبة للكتلة. هذا 8 كيلو واط ساعة / كجم. وفي الوقت نفسه ، فإن المستوى الحالي لأفضل خلايا الليثيوم أيون هو 0,3 كيلو واط ساعة / كجم.

تسلا موديل 3 طويلة المدى بمدى 1+ كم؟ يمكن القيام به

لنلقِ نظرة على هذه الأرقام: 0,3 كيلو وات / كجم لأفضل خلايا الليثيوم الحديثة مقابل 8 كيلو وات / كجم لخلايا الألمنيوم - الليثيوم أسوأ بنحو 27 مرة! حتى لو اعتبرت أنه في التجارب ، حققت بطاريات الألومنيوم الهوائية كثافة "فقط" 1,3 كيلو واط في الساعة / كجم (المصدر) ، وهذا لا يزال أفضل بأربع مرات من خلايا الليثيوم!

لذلك ليس عليك أن تكون آلة حاسبة رائعة لمعرفة ماذا مع بطارية Al-air Tesla Model 3 طويلة المدى ، ستصل إلى ما يقرب من 1 كم على البطارية بدلاً من 730 كم الحالية لليثيوم أيون. هذا ليس أقل بكثير من من وارسو إلى روما ، وأقل من وارسو إلى باريس أو جنيف أو لندن!

لسوء الحظ ، مع خلايا الليثيوم أيون ، بعد القيادة لمسافة 500 كيلومتر مع Tesla ، نقوم بتوصيلها بالشاحن للوقت الذي تقترحه السيارة والمضي قدمًا. عند استخدام خلايا Al-air ، سيتعين على السائق الذهاب إلى المحطة حيث يلزم استبدال البطارية. أو وحداتها الفردية.

وعلى الرغم من أن الألومنيوم كعنصر رخيص ، إلا أن الحاجة إلى تحضير العنصر من نقطة الصفر في كل مرة تلغي بشكل فعال المكاسب من النطاقات الأعلى. يعد تآكل الألومنيوم أيضًا مشكلة تحدث حتى عندما لا تكون البطارية قيد الاستخدام ، ولكن تم حل هذه المشكلة عن طريق تخزين المنحل بالكهرباء في حاوية منفصلة وضخه عند الحاجة إلى بطارية هواء من الألومنيوم.

جاء Phinergy مع هذا:

بطاريات الألومنيوم / الهواء Alcoa و Phinergy - لا تزال تستخدم لمرة واحدة ولكنها مدروسة جيدًا

بطاريات الهواء جاهزة للاستخدام تجاري حسنًا ، حتى أنها تستخدم في التطبيقات العسكرية. تم إنشاؤها بواسطة Alcoa بالاشتراك مع Phinergy. في هذه الأنظمة ، يكون المنحل بالكهرباء في حاوية منفصلة ، وتكون الخلايا الفردية عبارة عن لوحات (خراطيش) يتم إدخالها في مقصوراتها من الأعلى. يبدو مثل:

بطارية طيران (ألمنيوم - هواء) من شركة Alcoa الإسرائيلية. لاحظ الأنبوب الموجود على جانب جهاز نقل المنحل بالكهرباء Alcoa (c)

يتم بدء تشغيل البطارية عن طريق ضخ الإلكتروليت عبر الأنابيب (ربما عن طريق الجاذبية ، حيث تعمل البطارية كنسخة احتياطية). لشحن البطارية ، تقوم بإزالة الخراطيش المستخدمة من البطارية وإدخال خراطيش جديدة.

وبالتالي ، سيأخذ صاحب الجهاز معه نظامًا ثقيلًا ، بحيث يستخدمه يومًا ما ، إذا لزم الأمر. وعند الحاجة للشحن يجب استبدال السيارة بشخص بالمؤهلات المناسبة.

بالمقارنة مع خلايا الليثيوم أيون ، فإن مزايا خلايا الألومنيوم الهوائية هي تكلفة إنتاج منخفضة ، ولا حاجة للكوبالت ، وتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون أثناء الإنتاج. العيب هو الاستخدام لمرة واحدة والحاجة إلى إعادة تدوير الخراطيش المستخدمة:

ملخص أو لماذا انتقدنا الديلي ميل

توجد بالفعل خلايا وقود الألومنيوم والهواء (Al-air) ، وتستخدم أحيانًا ، وقد تم العمل عليها بشكل مكثف في السنوات العشر الماضية أو نحو ذلك. ومع ذلك ، نظرًا لزيادة كثافة الطاقة لخلايا أيونات الليثيوم وإمكانية إعادة شحنها المتكررة ، فقد تلاشى الموضوع - خاصة في صناعة السيارات ، حيث يعد استبدال ملايين البطاريات بانتظام مهمة محيرة..

نشك في أن المخترع الذي وصفته الديلي ميل ربما لم يخترع أي شيء ، لكنه صمم خلية الألومنيوم الهوائية بنفسه. إذا كان ، كما يصف ، يشرب المنحل بالكهرباء في مظاهرات ، فلا بد أنه استخدم الماء النقي لهذا الغرض:

> أب لثمانية أطفال اخترع بطارية 2 كم؟ نعم ولكن لا [ديلي ميل]

لا تكمن المشكلة الأكبر في بطاريات الألومنيوم الهوائية في عدم وجودها - فهي موجودة بالفعل. المشكلة معهم هي التكاليف غير المتكررة وتكاليف الاستبدال المرتفعة. الاستثمار في مثل هذه الخلية سيفقد عاجلاً أم آجلاً الحس الاقتصادي مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون ، لأن "الشحن" يتطلب زيارة ورشة العمل وعامل ماهر.

هناك حوالي 22 مليون سيارة في بولندا. وفقًا لمكتب الإحصاء المركزي البولندي (GUS) ، نقود ما معدله 12,1 ألف كيلومتر سنويًا. لذلك ، إذا افترضنا أن بطاريات الألومنيوم الهوائية يتم استبدالها في المتوسط ​​كل كيلومتر واحد (لحساب مبسط) ، فسيتعين على كل من هذه السيارات زيارة المرآب 1 مرات في السنة. زارت كل من هذه السيارات المرآب في المتوسط ​​كل 210 أيام.

603 سيارات تنتظر البطاريات كل يوم.، وأيضًا في أيام الأحد! لكن مثل هذا الاستبدال يتطلب شفط المنحل بالكهرباء ، واستبدال الوحدات ، والتحقق من كل هذا. سيتعين على شخص ما أيضًا جمع هذه الوحدات المستخدمة من جميع أنحاء البلاد لمعالجتها لاحقًا.

الآن هل تفهم من أين جاء نقدنا؟

ملاحظة تحريرية www.elektrowoz.pl: تنص مقالة Daily Mail المذكورة أعلاه على أن هذه "خلية وقود" وليست "بطارية". ومع ذلك ، لكي نكون صادقين ، ينبغي أن نضيف أن "خلايا الوقود "تندرج تحت تعريف" المركم "المعمول به في بولندا. (انظر ، على سبيل المثال ، هنا). ومع ذلك ، في حين أن بطارية الألومنيوم الهوائية يمكن (ويجب) أن تسمى خلية وقود ، لا يمكن لبطارية ليثيوم أيون.

تعمل خلية الوقود على مبدأ المواد الموردة من الخارج ، وغالبًا ما تشتمل على الأكسجين ، والذي يتفاعل مع عنصر آخر لتكوين مركب وإطلاق الطاقة. وبالتالي ، يكون تفاعل الأكسدة أبطأ من الاحتراق ، ولكنه أسرع من التآكل العادي. غالبًا ما يتطلب عكس العملية نوعًا مختلفًا تمامًا من الأجهزة.

من ناحية أخرى ، في بطارية ليثيوم أيون ، تتحرك الأيونات بين الأقطاب الكهربائية ، لذلك لا يوجد أكسدة.

الملاحظة الافتتاحية 2 من www.elektrowoz.pl: العنوان الفرعي "عش بجد ، مت صغيراً" مأخوذ من إحدى الدراسات حول هذا الموضوع. نحبها لأنها تصف خصائص خلايا الألومنيوم الهوائية.

قد يثير هذا اهتمامك: