Огляд нових технологій у виробництві джерел живлення

Цей місяць був хорошим для розробників харчування. У різних джерелах тепер є новини про нові продукти в цій галузі. Я вирішив зібрати інформацію про них і поділитися ним з вами. Під штангою ви знайдете безліч різних технологій для зберігання енергії - від цукру до квантової.




Батарея "Штантум"
З 26 лютого по 28 лютого Токіо проводить виставку дисків, які, серед інших, представляє компанію Micronics Japan Co. Ltd. Трохи відомо про свої попередні конструкції, але нещодавно оголошено, що він був розроблений і готовий новий тип ламінованої батареї. Одиночна клітина, представлена компанією, є плівкою N-типової металево-оксидної структури, яка використовує частинки титанового газу, діоксиду та цинку, покритого ізоляційною плівкою. Пробудження використовує лист з нержавіючої сталі товщиною 10 мкм, але незабаром він буде замінений алюмінієм.



Квантові розробники назвали свій акумулятор, щоб підкреслити його фізичну, не хімічну природу. Хоча електрони використовуються для зберігання енергії замість іонів, цей акумулятор відрізняється від конденсаторів. Затверджено, що система базується на зберіганні електронів «в забороненій зоні» напівпровідника.



У виробництві конструкцій «метал – оксид – напівпровідник», шар заряду приводу опромінюється ультрафіолетовим світлом. Після виготовлення, коли заряджаються, електрони займають вільні рівні енергії в робочому матеріалі і зберігаються там, поки акумулятор потрібно розряджати. В результаті акумуляторні батареї з дуже високою щільністю зберігання енергії.
Які показники мають зразки випробувань невідомі, але розробник каже, що серійні зразки, які з'являться в найближчому майбутньому, будуть мати потужність до 500 Вт / л і одночасно зможуть виробляти до 8000 Вт пікової потужності на літр об'єму.
Такі приводи поєднують кращі функції батарей і суперконденсаторів. Навіть при невеликій потужності вони зможуть виготовити велику пікову потужність. Напруга вилучена з таких дисків не зменшується, як вони розряджають, але залишається стабільною до кінця.
Продемонстрований діапазон температури від -25 до +85 °C. Акумулятор може бути підданий до 100 000 циклів заряду, доки потужність падає нижче 90% оригінальної. Уміння швидко знімати енергію значно зменшить час зарядки. Ці батареї також пожежної безпеки. Раритетні або дорогі матеріали не використовуються в його виробництві. В цілому існує безліч переваг, які я не можу вірити.

Автономна акумуляторна батарея
Група дослідників під керівництвом Zhong Lin Wang з Інституту технологій Грузії (США) створила автономний акумулятор, який не вимагає підключення до відділення для відновлення заряду.
Пристрій заряджається від механічної дії, а також від пресування. Призначений для використання в смартфонах та інших пристроях датчика.
Розробники розміщували свій пристрій під ключами калькулятора і змогли забезпечити його продуктивність протягом дня через енергію від натискання кнопки.



Акумулятор являє собою «порошок» полівініліденного фтору і цирконіатно-титанової провідної плівки кілька сотень мікрометрів товстої. При натисканні літієвих іонів миграт від катоду до аноду через п'єзоелектричний ефект. Для підвищення ефективності прототипу дослідники додали наночастинки до його п'єзоелектричного матеріалу, що посилює відповідний ефект, і досягають серйозного збільшення потужності і швидкості перезаряджання пристрою.
Необхідно розуміти, що акумулятор непрозорий, тому він може підходити тільки під кнопками або під екраном.
Батарея не має таких видатних характеристик, як раніше описаний пристрій (нині ємність акумулятора розмір стандартного «таблетки» для материнських плат вирощується з початкового 0.04 до 0.010 мАг), але розробник обіцяє працювати над його ефективністю. Промислові конструкції все ще довго знімаються, хоча гнучкі екрани – основні пристрої, в яких розробник планує розмістити його акумулятор – все ще погано прийнято. На сьогоднішній день існує можливість відреагувати свій винахід і покласти його на виробництво.

Акумулятор на основі цукру
Здається, що тільки азіати розвиваються акумулятори. У Американському політехнічному Університеті Вірджини створено прототип іншого незвичайного акумулятора.



Цей акумулятор незамінно працює на цукрі, точніше на maltodextrin - полісахарид, отриманий в результаті крохмалю гідролізу. каталізатор в такому акумуляторі є ферментом. Це набагато дешевше, ніж платина, яка зараз використовується в звичайних акумуляторах. Ця батарея є типом ферментної паливної клітини. Електроенергія виробляється реакцією кисню, повітря і води. На відміну від водневих паливних клітин, ферменти несумісні і нерозчинні. А після акумулятора вичерпає свій ресурс, згідно з розробниками, його можна заповнювати цукром.
Трохи відомо про технічні характеристики даного типу акумулятора. Тільки заявляють, що щільність енергії в них кілька разів вище, ніж у звичайних літій-іонних акумуляторах. Вартість таких акумуляторів значно нижче звичайного, тому розробники впевнені в пошуку комерційного використання в наступні 3 роки. Нехай чекаємо.

Акумулятор з гранатовою структурою
Але вчені з американського національного Accelerator Lab SLAC в Університеті Станфорд вирішили збільшити обсяг звичайних батарей, використовуючи структуру гранати.



Розробники мінімізували розмір анодів і розміщують кожну з них в вуглецевій оболонці. Це запобігає їх руйнуванню. Під час зарядки частинки розширюються і поєднуються в кластери, які також розміщені в вуглецевій оболонці. В результаті таких маніпуляцій потужність цих батарей становить 10 разів вище, ніж ємність звичайних літій-іонних батарей.
Після 1,000 циклів заряду / розряду акумулятора зберігає 97% від початкової ємності.
Але це занадто рано говорити про комерційне застосування цієї технології. Силіконові наночастинки дуже дорогі для виробництва і процесу створення таких батарей занадто складний.

Ядерні акумулятори
І, нарешті, ми розповімо про розвиток британських вчених. Вони вирішили скасувати своїх колег шляхом створення мініатюрного ядерного реактора. Випускний атомний акумулятор, створений дослідниками Університету Суррі на основі тритію, виробляє достатню потужність для живлення мобільного телефону протягом 20 років. Правда, щоб зарядити його пізніше не буде працювати.



В акумуляторі, який є інтегрованим контуром, відбувається ядерна реакція, в результаті чого виробляється 0,8 - 2,4 Вт енергії. Робоча температура акумулятора від -50 до +150. При цьому не боїться різких змін температури і тиску.
Розробники стверджують, що для людини tritium, який міститься в акумуляторі не небезпечно, тому що його вміст дуже мало. Тим не менш, це занадто рано говорити про масове виробництво таких джерел живлення - вчені все ще мають багато досліджень і тестування, щоб зробити.

Висновок
Звичайно, не всі вищевказані технології знайдуть їх застосування, однак, слід розуміти, що в найближчі кілька років має бути прорив в технології акумулятора, що тягне за собою частоту поширення електричних транспортних засобів та виробництва смартфонів та інших електронних пристроїв нового типу.

Джерело: habrahabr.ru/post/214047/