მომავლის ტექნოლოგიები, რომლებსაც არ სურთ სამყაროში თარგმნა

2024 ავტორი: Seth Attwood | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-16 16:09

ჩემი გადმოსახედიდან ეს პარაზიტების ჩვეულებრივი ხრიკებია. და ეს ყველაფერი კეთდება მხოლოდ მოგების (მოგების) მიზნით!

დღევანდელი ცივილიზაციისთვის ეს ყველაფერი ტესლას დროს მოხდა. მაგრამ პარაზიტებმა მაშინ ნათლად გაიგეს, რომ თუ ადამიანებს ექნებათ წვდომა თავისუფალ ენერგიაზე, ისინი დასრულდება.

ყველა გამოგონება იმალებოდა ქსოვილის ქვეშ, სადაც ისინი ახლა არიან.

და ასე გაგრძელდება იმ მომენტამდე, როცა „მეცნიერების“დღევანდელი განვითარება ნამდვილ ჩიხში არ ჩამარხავს. და ან პარაზიტები დანებდებიან და გახსნიან ზარდახშას ყველა იმ მეცნიერის გამოგონებით, რომელიც მათ მოკლეს (რაც ნაკლებად სავარაუდოა).

ან პარაზიტები კვლავ შეეცდებიან მოაწყონ კატასტროფა პლანეტარული მასშტაბით, რათა ყველა უკან დააბრუნონ ქვის ხანაში და ყველაფერი თავიდან დაიწყოს - მათთვის ეს იდეალური ვარიანტია.

რითი ვაპირებთ „ჭამას“?

ეს პარადოქსია, მაგრამ მიუხედავად იმ უზარმაზარი გზისა, რომელიც ელექტრონიკამ გაიარა ბოლო 30 წლის განმავლობაში, ყველა მობილური მოწყობილობა კვლავ აღჭურვილია ლითიუმ-იონური ბატარეებით, რომლებიც ბაზარზე 1991 წელს შემოვიდა, როდესაც ჩვეულებრივი CD პლეერი ინჟინერიის მწვერვალი იყო. ფიქრობდა პორტატულ ტექნოლოგიაში.

ელექტრონიკაში და გაჯეტებში ახალი ნიმუშების მრავალი სასარგებლო თვისება სრულდება მობილური ბატარეიდან ამ მოწყობილობების ელექტრომომარაგების მწირი დროის გამო. მეცნიერული საპონი და გამომგონებლები დიდი ხნის წინ წამოდგებოდნენ წინ, მაგრამ მათ ბატარეის „წამყვანი“ინახავს.

მოდით შევხედოთ რა ტექნოლოგიებს შეუძლია გარდაქმნას ელექტრონიკის სამყარო მომავალში.

პირველი, ცოტა ისტორია

ყველაზე ხშირად, ლითიუმ-იონური (Li-ion) ბატარეები გამოიყენება მობილურ მოწყობილობებში (ლეპტოპები, მობილური ტელეფონები, PDA და სხვა). ეს გამოწვეულია მათი უპირატესობებით ადრე ფართოდ გამოყენებული ნიკელ-მეტალის ჰიდრიდის (Ni-MH) და ნიკელ-კადმიუმის (Ni-Cd) ბატარეებთან შედარებით.

Li-ion ბატარეებს ბევრად უკეთესი პარამეტრები აქვთ. თუმცა, გასათვალისწინებელია, რომ Ni-Cd ბატარეებს აქვთ ერთი მნიშვნელოვანი უპირატესობა: მაღალი გამონადენის უზრუნველყოფის უნარი. ეს თვისება არ არის კრიტიკულად მნიშვნელოვანი ლეპტოპების ან მობილური ტელეფონების კვებისას (სადაც Li-ion-ის წილი 80%-ს აღწევს და მათი წილი სულ უფრო და უფრო იზრდება), მაგრამ არის საკმაოდ ბევრი მოწყობილობა, რომელიც მოიხმარს მაღალ დენებს, მაგალითად, ყველა სახის. ელექტრო იარაღები, ელექტრო საპარსი და ა.შ. აქამდე ეს მოწყობილობები თითქმის ექსკლუზიურად იყო Ni-Cd ბატარეების დომენი. თუმცა, ამჟამად, განსაკუთრებით კადმიუმის გამოყენების შეზღუდვასთან დაკავშირებით, RoHS დირექტივის შესაბამისად, გააქტიურებულია კვლევები კადმიუმისგან თავისუფალი ბატარეების შექმნის შესახებ მაღალი გამონადენის დენით.

პირველადი უჯრედები ("ბატარეები") ლითიუმის ანოდით გაჩნდა XX საუკუნის 70-იანი წლების დასაწყისში და სწრაფად იპოვეს გამოყენება მათი მაღალი სპეციფიკური ენერგიისა და სხვა უპირატესობების გამო. ამრიგად, განხორციელდა დიდი ხნის სურვილი, შეექმნათ ქიმიური დენის წყარო ყველაზე აქტიური შემცირების აგენტით, ტუტე ლითონით, რამაც შესაძლებელი გახადა მკვეთრად გაზრდილიყო როგორც ბატარეის სამუშაო ძაბვა, ასევე მისი სპეციფიკური ენერგია. თუ პირველადი უჯრედების განვითარება ლითიუმის ანოდით დაგვირგვინდა შედარებით სწრაფი წარმატებით და ასეთმა უჯრედებმა მტკიცედ დაიკავეს ადგილი, როგორც პორტატული აღჭურვილობის კვების წყარო, მაშინ ლითიუმის ბატარეების შექმნა ფუნდამენტურ სირთულეებს წააწყდა, რომლის გადალახვას 20 წელზე მეტი დასჭირდა.

1980-იანი წლების განმავლობაში მრავალი ტესტირების შემდეგ, აღმოჩნდა, რომ ლითიუმის ბატარეების პრობლემა ლითიუმის ელექტროდების ირგვლივ ტრიალდება. უფრო ზუსტად, ლითიუმის აქტივობის ირგვლივ: ექსპლუატაციის დროს მიმდინარე პროცესებმა, ბოლოს და ბოლოს, გამოიწვია ძალადობრივი რეაქცია, რომელსაც ეწოდება „ვენტილაცია ალის გამოსხივებით“. 1991 წელს მწარმოებელ ქარხნებში გაიწვიეს დიდი რაოდენობით ლითიუმის დატენვის ბატარეები, რომლებიც პირველად გამოიყენეს მობილური ტელეფონების კვების წყაროდ.მიზეზი ის არის, რომ საუბრისას, როდესაც მიმდინარე მოხმარება მაქსიმალურია, ბატარეიდან ალი გამოდიოდა, რაც მობილური ტელეფონის მომხმარებლის სახეს წვავდა.

მეტალის ლითიუმის თანდაყოლილი არასტაბილურობის გამო, განსაკუთრებით დატენვის დროს, კვლევა გადავიდა ბატარეის შექმნის სფეროში Li-ის გამოყენების გარეშე, მაგრამ მისი იონების გამოყენებით. მიუხედავად იმისა, რომ ლითიუმ-იონური ბატარეები უზრუნველყოფენ ზღვრულად დაბალ ენერგეტიკულ სიმკვრივეს, ვიდრე ლითიუმის ბატარეები, ლითიუმ-იონური ბატარეები უსაფრთხოა, როდესაც უზრუნველყოფილია სწორი დატენვისა და გამორთვის პირობებით. თუმცა, ისინი არ არის დაცული აფეთქებებისგან.

ამ მიმართულებითაც მაშინ, როცა ყველაფერი ცდილობს განვითარდეს და არ დადგეს. მაგალითად, მეცნიერებმა ნანიანგის ტექნოლოგიური უნივერსიტეტიდან (სინგაპური) შეიმუშავეს ახალი ტიპის ლითიუმ-იონური ბატარეა რეკორდული შესრულებით … პირველი, ის იტენება 2 წუთში მისი მაქსიმალური სიმძლავრის 70%-მდე. მეორეც, ბატარეა თითქმის 20 წელზე მეტია მუშაობს დეგრადაციის გარეშე.

რას შეიძლება ველოდოთ შემდეგში?

ნატრიუმი

მრავალი მკვლევარის აზრით, სწორედ ამ ტუტე ლითონმა უნდა შეცვალოს ძვირადღირებული და იშვიათი ლითიუმი, რომელიც, უფრო მეტიც, ქიმიურად აქტიური და ხანძარსაწინააღმდეგოა. ნატრიუმის ბატარეების მუშაობის პრინციპი ლითიუმის მსგავსია - ისინი იყენებენ ლითონის იონებს მუხტის გადასატანად.

მრავალი წლის განმავლობაში, სხვადასხვა ლაბორატორიებისა და ინსტიტუტების მეცნიერები ებრძოდნენ ნატრიუმის ტექნოლოგიის ნაკლოვანებებს, როგორიცაა ნელი დატენვა და დაბალი დენები. ზოგიერთმა მათგანმა მოახერხა პრობლემის მოგვარება. მაგალითად, poadBit ბატარეების წინასწარი წარმოების ნიმუშები იტენება ხუთ წუთში და აქვთ ერთნახევარიდან ორჯერ მეტი სიმძლავრე. ევროპაში რამდენიმე ჯილდოს მიღების შემდეგ, როგორიცაა Innovation Radar Prize, Eureka Innovest Award და რამდენიმე სხვა, კომპანია გადავიდა სერტიფიცირებაზე, ქარხნის მშენებლობასა და პატენტების მოპოვებაზე.

გრაფენი

გრაფენი არის ერთი ატომის სისქის ნახშირბადის ატომების ბრტყელი კრისტალური ბადე. კომპაქტური მოცულობის უზარმაზარი ზედაპირის წყალობით, რომელსაც შეუძლია მუხტის შენახვა, გრაფენი იდეალური გადაწყვეტაა კომპაქტური სუპერკონდენსატორების შესაქმნელად.

უკვე არსებობს 10000 ფარადამდე ტევადობის ექსპერიმენტული მოდელები! ასეთი სუპერკონდენსატორი შექმნა Sunvault Energy-მ Edison Power-თან ერთად. დეველოპერები ამტკიცებენ, რომ მომავალში ისინი წარმოადგენენ მოდელს, რომლის ენერგიაც საკმარისი იქნება მთელი სახლის გასაძლიერებლად.

ასეთ სუპერკონდენსატორებს ბევრი უპირატესობა აქვთ: თითქმის მყისიერი დამუხტვის შესაძლებლობა, გარემოსდაცვითი კეთილგანწყობა, უსაფრთხოება, კომპაქტურობა და ასევე დაბალი ღირებულება. გრაფენის წარმოების ახალი ტექნოლოგიის წყალობით, რომელიც ჰგავს 3D პრინტერზე დაბეჭდვას, Sunvault გვპირდება ბატარეების ღირებულებას თითქმის ათჯერ ნაკლებს, ვიდრე ლითიუმ-იონური ტექნოლოგიები. თუმცა, სამრეწველო წარმოება ჯერ კიდევ შორს არის.

Sanvault-საც ჰყავს კონკურენტები. ავსტრალიის სვინბერნის უნივერსიტეტის მეცნიერთა ჯგუფმა ასევე წარმოადგინა გრაფენის სუპერკონდენსატორი, რომელიც ლითიუმ-იონური ბატარეების სიმძლავრით შედარებულია. მისი დატენვა შესაძლებელია რამდენიმე წამში. გარდა ამისა, ის მოქნილია, რაც საშუალებას მისცემს გამოიყენოს სხვადასხვა ფორმის ფაქტორების მოწყობილობებში და თუნდაც ჭკვიან ტანსაცმელში.

ატომური ბატარეები

ბირთვული ბატარეები ჯერ კიდევ ძალიან ძვირია. რამდენიმე წლის წინ იყო აქ არის ინფორმაცია ბირთვული ბატარეის შესახებ.უახლოეს მომავალში ისინი ვერ გაუწევენ კონკურენციას ნაცნობ ლითიუმ-იონურ ბატარეებს, მაგრამ არ შეიძლება არ აღვნიშნოთ, რადგან წყაროები, რომლებიც 50 წელია მუდმივად გამოიმუშავებენ ენერგიას, ბევრად უფრო საინტერესოა, ვიდრე დატენვის ბატარეები.

მათი მოქმედების პრინციპი, გარკვეული გაგებით, მზის უჯრედების მუშაობის მსგავსია, მხოლოდ მზის ნაცვლად, მათში ენერგიის წყაროა ბეტა გამოსხივების იზოტოპები, რომლებიც შემდეგ შეიწოვება ნახევარგამტარული ელემენტებით.

გამა გამოსხივებისგან განსხვავებით, ბეტა გამოსხივება პრაქტიკულად უვნებელია. ეს არის დამუხტული ნაწილაკების ნაკადი და ადვილად იფარება სპეციალური მასალების თხელი ფენებით.ის ასევე აქტიურად შეიწოვება ჰაერით.

დღეს, ასეთი ბატარეების განვითარება მრავალ ინსტიტუტში ხორციელდება. რუსეთში NUST MISIS-მა, MIPT-მა და NPO Luch-მა გამოაცხადეს ერთობლივი მუშაობა ამ მიმართულებით. მანამდე მსგავსი პროექტი ტომსკის პოლიტექნიკურმა უნივერსიტეტმაც დაიწყო. ორივე პროექტში მთავარი ნივთიერებაა ნიკელი-63, რომელიც მიღებულია ნიკელ-62 იზოტოპის ნეიტრონული დასხივებით ბირთვულ რეაქტორში შემდგომი რადიოქიმიური დამუშავებით და გაზის ცენტრიფუგაში განცალკევებით. ბატარეის პირველი პროტოტიპი მზად უნდა იყოს 2017 წელს.

თუმცა, ასეთი ბეტა-ვოლტაური დენის წყაროები დაბალი სიმძლავრის და ძალიან ძვირია. რუსული განვითარების შემთხვევაში, მინიატურული ენერგიის წყაროს სავარაუდო ღირებულება შეიძლება იყოს 4,5 მილიონ რუბლამდე.

Nickel-63-საც ჰყავს კონკურენტები. მაგალითად, მისურის უნივერსიტეტი დიდი ხანია ატარებს ექსპერიმენტებს სტრონციუმ-90-ზე და კომერციულად შეიძლება მოიძებნოს ტრიტიუმზე დაფუძნებული მინიატურული ბეტა-ვოლტაური ბატარეები. დაახლოებით ათასი დოლარის ფასად, მათ შეუძლიათ სხვადასხვა კარდიოსტიმულატორების, სენსორების ენერგია ან ლითიუმ-იონური ბატარეების თვითგანმუხტვის კომპენსირება.

ექსპერტები ამ დროისთვის მშვიდად არიან

მიუხედავად პირველი ნატრიუმის ბატარეების მასობრივი წარმოებისადმი მიდგომისა და გრაფენის კვების წყაროებზე აქტიური მუშაობისა, ინდუსტრიის ექსპერტები არ იწინასწარმეტყველებენ რაიმე რევოლუციას მომდევნო რამდენიმე წლის განმავლობაში.

კომპანია Liteko, რომელიც მუშაობს Rusnano-ს ფრთის ქვეშ და აწარმოებს ლითიუმ-იონურ ბატარეებს რუსეთში, თვლის, რომ ბაზრის ზრდის შენელების მიზეზები ჯერჯერობით არ არსებობს. ლითიუმ-იონურ ბატარეებზე მუდმივი მოთხოვნა, უპირველეს ყოვლისა, გამოწვეულია მათი მაღალი სპეციფიკური ენერგიით (შენახულია მასის ან მოცულობის ერთეულზე). კომენტარები კომპანიაში.

თუმცა, იგივე ნატრიუმის poadBit ბატარეების კომერციული წარმატების შემთხვევაში, ბაზრის რეფორმირება შესაძლებელია რამდენიმე წელიწადში. თუ მფლობელებს და აქციონერებს არ სურთ დამატებითი ფულის გამომუშავება ახალ ტექნოლოგიაზე.