Электрификация

Справочник домашнего мастера

Батарея на соленой воде

AHI battery: батарея, работающая на соленой воде

Экология потребления.Наука и техника:Премия Лемельсона, $500 000, которые ежегодно вручаются изобретателям, в этом году достались Джею Витэйкру (Jay Whitacre), ученому и профессору инженерного колледжа Университета Карнеги-Меллона, за его водную гибридную ионную батарею.

Премия Лемельсона, $500 000, которые ежегодно вручаются изобретателям, в этом году достались Джею Витэйкру (Jay Whitacre), ученому и профессору инженерного колледжа Университета Карнеги-Меллона, за его водную гибридную ионную батарею (Aqueous Hybrid Ion (AHI) battery), признанную надежной, экологически благоприятной и экономически эффективной системой хранения энергии.

Эта первая в своем роде батарея, которая используется в сочетании с системами получения солнечной и ветровой энергии, она в состоянии хранить значительное количество энергии при низкой стоимости за джоуль и рассчитана на круглосуточную работу.

AHI батарея, разработанная с использованием обильно доступных и недорогих ресурсов, включая воду, натрий и углерод, может помочь уменьшить зависимость от ископаемых видов топлива и сделать устойчивую энергетику их жизнеспособной альтернативой.

Компания, которую основал Витэйкр, Aquion Energy, полностью масштабировала свое производство и коммерциализировала батареи, используя глобальные каналы распределения и установки во многих местах, включая Австралию, Калифорнию, Германию, Гавайи, Малайзию и Филиппины.

«Наша технология основана на простой идее: для того, чтобы ответить на вызовы растущих мировых энергетических потребностей и увеличить использование возобновляемой энергии, нам нужна крупномасштабная система хранения энергии, которая обладает высокой производительностью, безопасна, устойчива и экономически эффективна.

Наш основатель, профессор Джей Витэйкр, поставил перед собой такую задачу и обнаружил простое и элегантное решение, которое обращается к 200-летней технологии: батареи на основе морской воды. Компания реализовала эту идею в запатентованный гибрид-ионный процесс, батарею уникальной технологии соленого электролита. Использование обильных, нетоксичных материалов и современных недорогих технологий производства делают наши батареи способными взять на себя глобальный вызов хранения энергии».

Как описывают представители компании «уникальная водная гибридоионная батарея состоит из электролита — соленой воды, катода из двуокиси марганца, углеродного композитного анода, сепаратора из синтетического хлопка. Батарея использует некоррозионную реакцию на аноде и катоде, чтобы предотвратить износ материалов. В результате, химическая реакция на основе воды стала ключем для нетоксичного и не горючего продукта, который безопасен в обращении и для окружающей среды». опубликовано econet.ru

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ на НАШ youtube канал Эконет.ру, что позволяет смотреть онлайн, скачать с ютуб бесплатно видео об оздоровлении, омоложении человека. Любовь к окружающим и к себе, как чувство высоких вибраций — важный фактор оздоровления — econet.ru.

Ставьте ЛАЙКИ, делитесь с ДРУЗЬЯМИ!

«Съедобный» аккумулятор

Дата публикации: 7 сентября 2015


Даже в самых смелых мечтах о совершенном будущем человечества эко-сознательные энтузиасты не могли себе представить, что аккумуляторные батареи, которые будут снабжать электроэнергией наши дома и машины, станут … съедобными. Тем не менее, уже сейчас это становится реальностью.

Токсичные и вредные для здоровья и окружающей среды аккумуляторы уходят в прошлое и им на замену приходят батареи, изготовленные из общедоступных материалов и работающие на соленой воде, которые могут быть использованы для хранения возобновляемой энергии. Новую разработку представила американская стартаповская компания Aquion Energy, которую основал профессор Джей Витэйкр из университета Карнеги-Меллона. В целях демонстрации абсолютной безопасности аккумулятора профессор даже съел кусочек электрода.

Батарея изготавливается по уникальной технологии Aqueous Hybrid Ion (AHI) и может быть использована как в качестве стационарного решения для хранения энергии в домах, оборудованных ветрогенераторами или солнечными батареями, так и для боле крупных электростанций большой мощности, благодаря модульности и масштабируемости конструкции.

Аккумулятор состоит из соленой воды (электролита), оксида марганца (катода), углеродного композита (анода) и синтетического хлопка (сепаратора). Работа устройства основывается на неагрессивных химических реакциях на аноде и катоде, которые предотвращают разрушение батареи.

Разработчики утверждают, что аккумулятор Aquion Energy обладает непревзойденной производительностью, способный выдерживать до 3000 циклов зарядки/разрядки и обеспечивать электрооборудование энергией в течение 4 – 20 часов в непрерывном режиме. Кроме того, батарея практически не нагревается, не требует дорогостоящего технического обслуживания и не содержит опасных веществ, едких кислот или ядовитых паров.

В настоящее время компания наладила выпуск «соленых» аккумуляторов в трех модификациях: система хранения энергии S-Line Battery Stack предназначена для бытового использования, штабелированный модуль M-Line Battery Module используется для накопления и хранения энергии в автономных системах и в больших энергосистемах в качестве структурных элементов. Крупномасштабная система хранения Bulk Energy Storage предназначена для электростанций мощностью в несколько мегаватт.

Content Header

Воздушно-алюминиевые батареи вырабатывают электричество посредством реакции кислорода в воздухе с алюминием. У них – одно из самых высоких значений плотности энергии среди батарей всех типов, но они все еще не получили широкого распространения из-за сложностей с высокой стоимостью анода и удаления побочных продуктов при использовании традиционных электролитов. Это ограничивает их использование, в основном, до военных отраслей. Однако, у электромобиля с алюминиевыми батареями есть потенциал, восьмикратно превышающий возможности ионно-литиевые аналоги, при этом у них – гораздо меньший вес.

Воздушно-алюминиевые батареи относятся к первичным (неперезаряжаемым) элементам. Как только алюминиевый анод истрачивается в ходе реакции с атмосферным кислородом и катодом в водном электролите для формирования гидратного оксида алюминия, батарея больше не может вырабатывать электричество. Однако, есть возможность механической перезарядки батареи с помощью новых алюминиевых анодов, сделанных из переработанного гидратного оксида алюминия. Подобная переработка может стать важной, если воздушно-алюминиевые батареи будут широко применяться.

Электромобили с питанием от алюминиевых батарей последние несколько десятилетий находятся на стадии обсуждения. Гибридизация уменьшит расходы, а в 1989 году было сообщено о проведении дорожных испытаний электромобилей с гибридной воздушно-алюминиевой/свинцово-кислой батареей. В 1990 году в Онтарио была проведена демонстрация гибридного электромобиля класса «минивэн» с питанием от алюминиевой батареи.

В марте 2013 года израильская компания «Phinergy» опубликовала видео демонстрации электромобиля с использованием воздушно-алюминиевых элементов, проехавшего 330 км при помощи специального катода и гидроксида калия. 27 мая 2013 года 10 канал Израиля в выпуске вечерних новостей показал автомобиль с батареей от «Phinergy» в багажнике. Было заявлено, что он может проехать более 2 000 километров (1 200 миль), прежде чем потребуется замена алюминиевых анодов.

Электрохимия

Полуреакция окисления анода выглядит так: Al + 3OH- Al(OH)3 + 3e- + 2.31 В.

Полуреакция восстановления катода выглядит так: O2 + 2H2O + 4e

4OH- + 0.40 В.

Общая схема реакции выглядит так: 4Al + 3O2 + 6H2O 4Al(OH)3 + 2.71 В.

За счет этих реакций становится возможной выработка 1,2 В напряжения, что на практике достижимо за счет использования в качестве электролита гидроксида калия. Соленая вода в качестве электролита помогает достичь напряжение в 0,7 В на элемент.

Коммерциализация

Проблемы

Алюминий в качестве «топлива» для автомобилей был изучен Шаохуа Иеном и Гарольдом Найклом. Они пришли к следующим выводам:

«Система воздушно-алюминиевых батарей может вырабатывать достаточно энергии и мощности для дальности пробега и ускорения, аналогичного машинам с ДВС… стоимость алюминия в качестве анода может составлять ниже 1,1 доллара за килограмм, пока продукт реакции подлежит переработке. Общий КПД в ходе циклического процесса в электромобилях с воздушно-алюминиевыми батареями может составить 15 % (нынешний этап) или 20 % (проект), сравнимый с КПД автомобилей с ДВС (13 %). Плотность энергии концепта батареи составляет 1 300 Вт*ч/кг (нынешнее время) или 2 000 Вт*ч/кг (проектный образец). Был проведен анализ цикла долговечности электромобилей с воздушно-алюминиевыми батареями по сравнению с аналогами со свинцово-кислыми и никелевыми гибридными (никелево-марганцовых) батареями. Только электромобили с воздушно-алюминиевыми батареями могут получить диапазон перемещений, сравнимый с аналогами с ДВС. Согласно результатам анализа, данный тип электромобилей является наиболее перспективной по сравнению с автомобилями с ДВС в плане диапазона перемещений, цены покупки, расходов на топливо и срок службы».

Остается решить ряд технических проблем для того, чтобы сделать воздушно-алюминиевые батареи более пригодными для электромобилей. Аноды из чистого алюминия подвержены коррозии со стороны электролита, поэтому алюминий обычно сплавляют с оловом или другими элементами. Гидратная окись алюминия, появляющаяся в результате реакции элемента, формирует гелеобразную субстанцию на аноде и уменьшает выработку электричества. К этой проблеме обращаются на стадии разработки воздушно-алюминиевых элементов. К примеру, были разработаны добавки, формирующий оксид алюминия в виде порошка, а не геля.

Современные воздушные катоды состоят из реактивного слоя углерода с токосъемника с никелевой решеткой, катализатора (к примеру, кобальта) и пористой гидрофобной тефлоновой пленки, предотвращающей утечку электролита. Кислород в воздухе проходит через тефлон, затем – реагирует с водой для создания ионов гидроокиси. Эти катоды работают хорошо, но могут стоить очень дорого.

Стандартные воздушно-алюминиевые батареи имеют ограниченный срок хранения, так как алюминий реагирует с электролитом и производит водород, когда батарея протаивает, хотя этого уже нет в современных образцах. Данной проблемы можно избежать за счет хранения электролита в цистерне вне батареи и перемещения его в батарею при необходимости использования.

Данные батареи, к примеру, можно использовать в качестве резервных батарей в АТС или источников резервного питания. Воздушно-алюминиевые батареи можно использовать для питания ноутбуков и сотовых телефонов, уже сейчас разрабатываются модели для подобного вида работы.

Батареи с алюминием в основе

Были исследованы следующие типы алюминиевых батарей:

1. Хлорно-алюминиевая батарея была запатентована ВВС США в 1970-х годах и разработана, в основном, для использования в военных целях. Они используют алюминиевые аноды и хлор на катодах из графитовой подложки. Для работы им требуются повышенные температуры.
2. Алюминиево-серная батарея крайне заинтересовала американских исследователей, хотя очевидно то, что они все еще далеки от массового производства. В 2016 году в Мэрилендском университете была впервые проведена демонстрация перезаряжаемой алюминиево-серной батареи.
3. Алюминиево-железно-оксидные, алюминиево-медно-оксидные, алюминиево-железно-гидроксидная батареи были предложены некоторыми исследователями для военных ГТС. Их плотность энергии составляет 455, 440 и 380 Вт*ч/кг соответственно.
4. Батарея с алюминием и двуокись марганца использует кислотный электролит. Вырабатываемое напряжение составляет 1,9 В. Другая вариация использует основание (гидроксид калия) в качестве анолита и серную кислоту – в качестве католита. Две части отделены тонкой непроницаемой пленкой во избежание смешения электролита в каждом из элементов в половинах батареи. Эта конфигурация дает напряжение в 2,6-2,85 В.
5. Алюминиево-стеклянная система. Как было сообщено в итальянском патенте от Байокки, в области взаимодействия между силикатным стеклом и алюминиевой фольгой (нет потребности в других компонентах) при температуре, близкой к точке плавления металла, вырабатывается электрическое напряжение вместе с проходящим током, когда система замкнута на активной нагрузке. Феномен впервые был замечен Байокки, а затем – А. Дэлль’Эра и другие коллеги начали исследование и составление характеристики данной электромеханической системы.

Просмотров всего: 835, Просмотров за день: 3

Как сделать металло-воздушную батарею на соляном растворе


Одним из авторов под псевдонимом «Oborotez» был предложен вариант, как можно сделать простейшую и мощную батарею, которая может работать на соляном растворе. От такой батареи можно зарядить мобильный, включить радио, осветительные приборы и многое другое. Знание принципа работы такой батареи точно никогда не помешает тем, кто занимается туризмом.
Материалы и инструменты для создания батареи:
— металлы для создания гальванической пары (магний и медь);
— поваренная соль;
— вода;
— корпус от старого аккумулятора;
— сода;
— тиски;
— ножовка;
— мультиметр;
— светодиоды и другие потребители для проверки батареи.

Процесс изготовления:
Шаг первый. Подготовка корпуса
В качестве корпуса для новой батареи автор использовал пластиковый корпус аккумулятора от скутера. Старые аккумуляторы можно забесплатно взять в тех местах, где занимаются ремонтом скутеров. В первую очередь с аккумулятора нужно аккуратно слить кислоту. При этом нужно быть крайне осторожным, так как при попадании на кожу кислота вызывает ожог. Чтобы нейтрализовать кислоту используют соду. Также в конце процедуры лучше всего помыть руки водой с растворенной содой.

Шаг второй. Подготовка гальванической пары
В качестве гальванической пары используется два таких металла как медь и магний, так как именно в таком случае получается получить максимальный ток и напряжение в 1.2-1.4 Вольта. Что касается меди, то ее найти не составит труда, для этих целей отлично подойдет медная проволока, только с нее необходимо убрать лаковое покрытие, иначе батарея работать не будет.




Что касается магния, то здесь все немного сложнее. Сталь, с высоким содержанием магния можно найти в старых немецких авто, также много магния содержится в корпусе двигателя автомобиля «Запорожец». Если таковых элементов не имеется, то отлично подойдут элементы от Водогреек. Их еще называют Магниевые аноды.
От анодов нужно отрезать лишние штыри, а сами аноды разрезать на де части, в итоге из трех анодов получится шесть небольших.
Шаг третий. Сборка батареи
Теперь нужно взять медную проволоку и смять ее так, как на картинке. Чем больше будет проволоки, тем больше будет площадь контакта, и как следствие выше сила тока. Далее медная проволока подключается последовательно с магниевыми анодами и укладывается в отсеки корпуса аккумулятора. При этом медь будет образовывать положительный потенциал, а магний отрицательный. На заключительном этапе емкость заливается соленой водой. Если вода будет теплой, это хорошо, так как сила тока при этом также возрастет.

Тестирование батареи
Вот и все, батарея собрана, можно переходить к тестированию. При подключении мультиметра у автора появился результат в 7.7 Вольта, что довольно неплохо, а ток короткого замыкания составил 70 мА. Силу тока можно регулировать путем манипуляций с пластинами. Экспериментальным путем удавалось достигать тока в 150 мА. Чем ближе они будут расположены и чем больше будет их площадь, тем больше энергии будет выдавать батарея.

От такой батареи без проблем загораются ярким светом два диода по 0.2 Ватта.
Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. .

Металл-воздушные батареи являются одним из наиболее лёгких и компактных типов аккумуляторов. Однако такие конструкции требуют постоянного использования, так как в противном случае быстро деградируют по причине воздействия коррозии на металлические электроды. И вот, инженерам Массачусетского технологического института удалось найти способ уменьшения негативного влияния коррозии, что обещает сделать батареи подобного типа более практичными.

Сравнение с типичными литий-ионными АКБ

Несмотря на то, что типичные перезаряжаемые литий-ионные батареи теряют не более 5% заряда по истечении одного месяца хранения, этот тип аккумуляторов слишком дорог. К тому же громоздкость и вес литиий-ионных батарей зачастую становится проблемой для многих применений.

Первичные (не перезаряжаемые) алюминиево-воздушные батареи стоят значительно дешевле. Эти АКБ компактные и лёгкие. Единственное ограничение — потеря до 80% заряда в режиме «холостой работы».

Конструкция инженеров MIT исключает проблему коррозии для алюминиево-воздушных батарей путём ввода масляного барьера между алюминиевым электродом и электролитом. Именно жидкость между двумя электродами батареи (электролит) съедает алюминий, когда аккумулятор находится в режиме «холостого хода».

Особенность решения с маслом состоит в том, что масляный барьер создаётся только на время простоя аккумулятора. Когда приходит время эксплуатации, масло откачивается и заменяется электролитом. В результате потери энергии сокращаются более чем в тысячу раз. Более подробно технология описывается в журнале «Science».

Для продления срока хранения металло-воздушных батарей, где в качестве электродов применяются другие металлы:

  • натрий,
  • литий,
  • магний,
  • цинк,
  • железо,

обычно используются несколько других методов защиты, но эти методы заставляют жертвовать производительностью аккумуляторов. Большинство иных подходов включают замену электролита на другую, менее агрессивную химическую форму. Однако такая альтернатива приводит к резкому снижению мощности аккумуляторов.

Особенность новой системы

Ключом новой системы, предлагаемой MIT, выступает тонкая мембрана, которая помещается между электродами АКБ. Когда аккумулятор применяется, обе стороны мембраны заполняются жидким электролитом.

Если же аккумулятор находится в режиме «холостого хода», в систему закачивается масло с учётом охвата ближайшего алюминиевого электрода.

Новой системой также используется свойство алюминия – так называемая «подводная олеофобность». Когда алюминий погружается в воду, масло отталкивается от поверхности металла.

Итог — когда аккумулятор реактивируется (заполняется электролитом), масло с поверхности алюминия легко удаляется, тем самым восстанавливая полную мощность АКБ.

При помощи информации: MIT

Железо-воздушный аккумулятор

Смотреть что такое «Железо-воздушный аккумулятор» в других словарях:

  • Аккумулятор (значения) — Аккумулятор (лат. accumulator собиратель, от лат. accumulo собираю, накопляю) устройство для накопления энергии с целью её последующего использования. Автомобильный аккумулятор аккумуляторная батарея, используемая на автомобильном… … Википедия

  • Электрический аккумулятор — {б{redirect|Аккумулятор|Аккумулятор (значения)}} Никель кадмиевые (NiCd) аккумуляторы … Википедия

  • Химический источник тока — (аббр. ХИТ) источник ЭДС, в котором энергия протекающих в нём химических реакций непосредственно превращается в электрическую энергию. Содержание 1 История создания 2 Принцип действия … Википедия

  • Химические источники тока — (аббр. ХИТ) устройства, в которых энергия протекающих в них химических реакций непосредственно превращается в электрическую энергию. Содержание 1 История создания 2 Принцип действия … Википедия

  • ХИТ (Электротехника) — Химические источники тока (аббр. ХИТ) устройства, в которых энергия протекающих в них химических реакций непосредственно превращается в электрическую энергию. Содержание 1 История создания 2 Принцип действия 3 Классификация … Википедия

  • Электрические аккумуляторы — NiCd аккумуляторы Электрический аккумулятор химический источник тока многоразового действия. Электрические аккумуляторы используются для накопления энергии и автономного питания различных устройств. Содержание 1 Принцип действия … Википедия

  • Воздушно-цинковый элемент — Воздушно цинковые элементы с цветовым кодированием Воздушно цинковый элемент гальванический элемент, в котором в качестве анода используется цинк, электролит водный раствор гидроксида калия (либо растворы хлорида цинка), катод … … Википедия

  • Хронология водородных технологий — Приведена хронология водородных технологий. Содержание 1 Хронология 2 XVII век 3 XVIII век 4 XIX век … Википедия

Как собрать алюминий-воздушный аккумулятор (элемент) своими руками ! В последние годы Московским государственным авиационным институтом (техническим университе том) — МАИ совместно с научно-производственным комплексом источников тока «Альтернативная энергетика» — НПК ИТ «АльтЭН» создан целый функциональный ряд энергетических установок на основе воздушно-алюминиевых элементов. В том числе — экспериментальная установка 92ВА-240 для электромобиля. Ее энергоемкость и, как следствие, пробег электромобиля без подзарядки оказались в несколько раз выше, чем при использовании аккумуляторов — как традиционных (никель-кадмиевых), так и вновь разрабатываемых (серно-натриевых). … Есть у установки 92ВА-240 и другие — чисто эксплуатационные — преимущества. Перезарядка воздушно-алюминиевых батарей вообще не требует электросети, а сводится к механической замене отработанных алюминиевых анодов новыми, на что уходит не более 15 минут. Еще проще и быстрей происходит замена электролита для удаления из него осадка гидроксида алюминия. На «заправочной» станции отработанный электролит подвергают регенерации и используют для повторной заправки электромобилей, а отделенный от него гидроксид алюминия направляют на переработку. Помимо электромобильной энергоустановки на воздушно-алюминиевых элементах теми же специалистами создан целый ряд малых энергоустановок (см. «Наука и жизнь» № 3, 1997 г.). Каждую из этих установок можно механически перезаряжать не менее 100 раз, и число это определяется в основном ресурсом работы пористого воздушного катода. А срок хранения этих установок в не заправленном состоянии вообще не ограничен, поскольку потерь емкости при хранении нет — саморазряд отсутствует. …» https://www.youtube.com/watch?v=Thy2wGpJLj4

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх