Читая новостную ленту сайта www.membrana.ru, я наткнулся на интересную штуку: «Министерство энергетики США (DOE) выделило грант в $5,13 миллиона молодой аризонской компании Fluidic Energy на постройку прототипов долговечных металло-возд ушных батарей с удельной ёмкостью на порядок большей, чем у литиево-ионных аккумуляторов».
Сумма немаленькая, а американцы — народ практичный и просто так деньги давать не будут. И формулировка «на порядок» означает десятикратную разницу по сравнению с передовыми промышленными технологиями накопления электроэнергии.
Принцип работы новых «батареек» вопросов не вызывает – в качестве анода используется металл, который в процессе работы окисляется кислородом из воздуха, а при заряде батареи восстанавливается. В чем же хитрость? В электролите – теперь это будет не водный раствор, а ионная жидкость! Звучит уже круто – ионные аккумуляторы, почти как ионные двигатели на космических зондах или ионная пушка…жаль, что в космосе работать они не будут – воздуха нет, а включать в конструкцию батарей баллоны с кислородом пока не хочется.
До недавнего времени ионные жидкости в качестве электролита не применялись, так как были нестабильны и чувствительны к перепадам температуры и быстро испарялись на воздухе. Но, химия не стоит на месте, и с 1992 года существуют жидкости, устойчивые к влаге и кислороду. Преимущество, по сравнению с обычным электролитом, очевидно – в концентрате нашего всего (ионов) больше, чем в растворе! А это означает повышение удельной емкости готовой батареи при сохранении и даже уменьшении (по сравнению с другими типами батарей) ее массы.
Кстати, о типах современных промышленных батарей и их удельной емкости – действительно ли все так эпично и разница будет десятикратной? Давайте сравним удельную емкость разных типов электроаккумуляторов, к примеру, по данным Википедии:
<p align="center"> <img height="302" width="520" src="https://itc.ua/files/pics/bat(1).jpg" alt="" /></p> Таки да, разница по сравнению с лучшими промышленными образцами обещает быть десятикратной. Теперь испортим праздник: бензин – приблизительно 13000 (тринадцать тысяч) Вт·ч/кг. Разница снова десятикратная.
И где же революция, спросите Вы. Ноутбук со временем работы в несколько суток, или мобилка со временем работы около двух недель (привет от Philips) это конечно здорово, но особо не возбуждает. Гораздо интересней перспективы этих типов батарей в электромобилях. И здесь должен проявить себя коэффициент полезного действия, бессмысленный и беспощадный у двигателей внутреннего сгорания.
КПД обычного атмосферного бензинового ДВС составляет примерно 25% (в идеальных условиях), с турбонагнетателями и охлажденной подачей – до 50% и дальше расти особо некуда. Промышленные электродвигатели в зависимости от конструкции имеют КПД от 60% до 90%, а 85% не считается чем-либо выдающимся. Промышленные двигатели с КПД более 90% и собираются использовать в электромобилях.
Мы не берем в расчет требования жадных до мощности автолюбителей, т.к. электромобиль позиционируется как массовый продукт, который должен будет вытеснить автомобили с ДВС нижнего и среднего ценового диапазона, а на Lanos или кредитной Honda Accord я турбину особо не встречал. С другой стороны, концерн VW делает все для продления жизни ДВС своих авто, а VW Caddy с турбированным 1.4 и мощностью 150 л.с. обещают радовать частных предпринимателей небывалой динамикой процесса доставки ящиков с мандаринами.
Итак, разница в КПД электродвигателя и ДВС составляет 90/25=3,6 раз. Это значит, что для достижения одинакового результата электродвигатель затратит энергии в 3,6 раз меньше чем ДВС. Значит разница в удельной энергоемкости уже не такая большая, 13000/3,6 = 3 611 Вт·ч/кг; Вспомним теперь, что ДВС Lanos’a имеет идеальный КПД в идеальных условия, а электромотор практически во всем диапазоне работ, и в городе получим 80% / 12%=6,66; 13000/6,66=1 951 Вт·ч/кг. Все расчеты очень приблизительны, но мы с большой вероятностью приближаемся к эффективности бензина. И это без использования всех тех технологических наворотов, вроде рекуперации энергии при торможении, солнечных батарей и прочих крохоборских способов добычи электроэнергии, применяемых в современных электромобилях.
Однако популярность Lanos определяется ценой, а отнюдь не изысканными техническими решениями. Сколько будет стоить новый массовый электроланос? Цена новых батарей ожидается чуть выше цены свинцово-кислотных аккумуляторов, что есть хорошо. А вот то, что получив деньги от правительства США, компания Fluidic Energy успела разродиться только сайтом на 2 страницы, где заявляет что индустрия зеленых источников электроэнергии требует новых решений от энергосбережения, а они готовы нести в мир «Cost-Effective, Clean, Safe, Sustainable… Smart!» (пер. «Разумное, Доброе, Вечное…Нидорага!») огорчает. Как и отсутствие рабочего образца новой батареи на промышленных компонентах. Остается надеяться, что это не очередной околонаучный способ развода налогоплательщиков на деньги, прикрытый лозунгами сохранения окружающей среды и счастливого зеленого будущего.
PS: Пессимисты! Соль на кухне придется греть примерно до 800 градусов Цельсия, так что дерзайте!!
Контент сайту призначений для осіб віком від 21 року. Переглядаючи матеріали, ви підтверджуєте свою відповідність віковим обмеженням.
Cуб'єкт у сфері онлайн-медіа; ідентифікатор медіа - R40-06029.