Повітряно-повітряні батареї забезпечують дальність дії понад 1 кілометр. Дефект? Вони одноразові.

Кілька днів тому ми торкнулися теми «інженер-винахідник», «батько вісьмох дітей», «ветеран флоту», який «винайшов батареї, в яких використовувався алюміній та загадковий електроліт». Ми визнали розвиток теми не дуже надійним – також завдяки джерелу, Daily Mail, – але проблему необхідно доповнити. Якщо англійці мали справу з алюмінієво-повітряними батареями, то вони дійсно існують і дійсно можуть пропонувати дальність дії в тисячі кілометрів.

Винахідник, описаний Daily Mail, "батько вісьмох дітей", був представлений як людина, яка створила щось зовсім нове (нетоксичний електроліт) і вже веде переговори про продаж своєї ідеї. Тим часом тема алюмінієво-повітряних осередків розроблялася кілька років.

Але почнемо із самого початку:

Зміст

• Алюмінієво-повітряні батареї – живи інтенсивно, помри молодими
  • Tesla Model 3 Long Range із запасом ходу 1+ км? Може бути зроблено
  • Алюмінієві / повітряні батареї Alcoa та Phinergy – все ще одноразові, але добре продумані
  • Резюме чи чому ми критикували Daily Mail

В алюмінієво-повітряних батареях використовується реакція алюмінію з киснем та молекулами води. У хімічній реакції (формули можна знайти у Вікіпедії) утворюється гідроксид алюмінію, і зрештою метал зв'язується з киснем з утворенням оксиду алюмінію. Напруга досить швидко падає, і коли весь метал прореагував, осередок перестає працювати. На відміну від літій-іонних акумуляторів, Повітряно-повітряні елементи не можна перезаряджати та використовувати повторно..

Вони одноразові.

Так, це проблема, але клітини мають одну дуже важливу особливість: гігантська щільність накопиченої енергії по відношенню до маси. Це становить 8 кВтг/кг. Тим часом, поточний рівень найкращих літій-іонних елементів становить 0,3 кВтг/кг.

Tesla Model 3 Long Range із запасом ходу 1+ км? Може бути зроблено

Давайте подивимося на ці цифри: 0,3 кВтг/кг ​​для кращих сучасних літієвих елементів проти 8 кВтг/кг ​​для алюмінієвих елементів – літій майже в 27 разів гірший! Навіть якщо врахувати, що в експериментах алюмінієво-повітряні батареї досягли щільності «всього» 1,3 кВтг/кг ​​(джерело), ​​це все одно більш ніж у чотири рази краще, ніж у літієвих елементів!

Так що вам не потрібно бути відмінним калькулятором, щоб зрозуміти, що з акумулятором Al-air Tesla Model 3 Long Range він досягне майже 1 км на акумуляторі замість нинішніх 730 км для літій-іонних. Це не набагато менше, ніж із Варшави до Риму, і менше, ніж із Варшави до Парижа, Женеви чи Лондона!

На жаль, з літій-іонними елементами, проїхавши 500 кілометрів з Tesla, ми підключаємо його до зарядного пристрою на час, запропонований автомобілем, і йдемо далі. При використанні елементів Al-air водієві доведеться їхати на станцію, де необхідно замінити акумулятор. Або його окремі модулі.

І хоча алюміній як елемент дешевий, необхідність щоразу готувати елемент з нуля ефективно зводить нанівець виграш від вищих діапазонів. Корозія алюмінію також є проблемою, яка має місце, навіть коли акумулятор не використовується, але ця проблема була вирішена шляхом зберігання електроліту в окремому контейнері та його перекачування, коли потрібна алюмінієво-повітряна батарея.

Це вигадав Phinergy:

Алюмінієві / повітряні батареї Alcoa та Phinergy – все ще одноразові, але добре продумані

Повітряні батареї готові до використання комерційний ну, вони навіть використовуються у військових додатках. Вони були створені Alcoa спільно з Phinergy. У цих системах електроліт знаходиться в окремому контейнері, а окремі осередки є пластинами (картриджами), вставленими у свої відсіки зверху. Це виглядає так:

Авіаційна батарея (алюміній-повітря) ізраїльської компанії Alcoa. Зверніть увагу на трубку на стороні пристрою, що перекачує електроліт Alcoa (c)

Запуск акумулятора здійснюється шляхом прокачування електроліту трубками (ймовірно, під дією сили тяжіння, оскільки акумулятор діє як резервний). Щоб зарядити акумулятор, виймаєте використані картриджі з акумулятора та вставляєте нові.

Таким чином, власник машини візьме із собою важку систему, щоб одного разу у разі потреби використовувати її. А коли виникне потреба у зарядці, автомобіль повинен бути замінений особою з відповідною кваліфікацією.

У порівнянні з літій-іонними елементами, переваги алюмінієво-повітряних елементів полягають у низькій вартості виробництва, відсутності необхідності у використанні кобальту та знижених викидах вуглекислого газу під час виробництва. Недоліком є ​​разове використання та необхідність переробки використаних картриджів:

Резюме чи чому ми критикували Daily Mail

Алюмінієво-повітряні паливні елементи (Al-повітря) вже існують, іноді використовуються, і роботи над ними ведуться досить інтенсивно останні десять або близько того років. Однак через зростаючу щільність енергії літій-іонних елементів і можливість їх багаторазової підзарядки тема померкла – особливо в автомобільній промисловості, де регулярна заміна мільйонів батарей – запаморочливе завдання..

Ми підозрюємо, що винахідник, описаний Daily Mail, ймовірно, нічого не винайшов, а сам сконструював алюмінієво-повітряний осередок. Якщо, як він описує, він пив електроліт на демонстраціях, він, мабуть, використав для цієї мети чисту воду:

> Батько вісьмох дітей винайшов акумулятор на 2 км? Ммм, так, але ні 🙂 [Daily Mail]

Найбільша проблема з алюмінієво-повітряними батареями не в тому, що їх немає – вони є. Проблема з ними в разових витратах та високій вартості заміни. Вкладення в такий елемент рано чи пізно втратять економічний сенс порівняно з літій-іонними акумуляторами, тому що для заряджання потрібно відвідування майстерні та кваліфікований робітник.

У Польщі близько 22 мільйонів автомобілів. За даними Центрального статистичного управління Польщі (GUS), ми проїжджаємо в середньому 12,1 тисяч кілометрів на рік. Отже, якщо ми припустимо, що повітряно-алюмінієві батареї будуть замінюватися в середньому кожні 1 кілометр (для спрощеного розрахунку), кожна з цих машин повинна буде відвідувати гараж 210 разів на рік. Кожна з цих машин відвідувала гараж у середньому кожні 10 днів.

603 машин чекають на батарейки КОЖНОГО ДНЯ., також у неділю! Адже така заміна вимагає відсмоктування електроліту, заміни модулів, перевірки всього цього. Комусь також доведеться збирати ці використані модулі з усієї країни, щоб обробляти їх пізніше.

Тепер ви знаєте, звідки взялася наша критика?

Примітка редакції www.elektrowoz.pl: у згаданій вище статті Daily Mail говориться, що це «паливний елемент», а не «батарея». Проте, чесно кажучи, слід додати, що “паливні елементи» підпадають під визначення «акумулятора», що діє в Польщі. (Див., Наприклад, ТУТ). Однак, коли повітряно-алюмінієву батарею можна (і потрібно) називати паливним елементом, літій-іонну батарею так називати не можна.

Паливний елемент працює за принципом речовин, що подаються ззовні, часто включаючи кисень, який вступає в реакцію з іншим елементом, утворюючи сполуку та виділяючи енергію. Таким чином, реакція окислення протікає повільніше горіння, але швидше ніж звичайна корозія. Для реверсування процесу найчастіше потрібний пристрій зовсім іншого типу.

З іншого боку, в літій-іонному акумуляторі іони переміщуються між електродами, тому окислення відсутнє.

Примітка 2 редакції www.elektrowoz.pl: підзаголовок «живи інтенсивно, помри молодим», взятий з одного з досліджень на цю тему. Нам це подобається, тому що він описує специфіку алюмінієво-повітряних осередків.

Це може вас зацікавити: