Luft-til-luft-batterier gir en rekkevidde på mer enn 1 km. Defekt? De er engangs.

For noen dager siden kom vi inn på den «oppfinnsomme ingeniøren», «faren til åtte», «sjøforsvarets veteran» som «oppfant batterier som brukte aluminium og en mystisk elektrolytt». Vi fant utviklingen av emnet lite pålitelig - også takket være kilden, Daily Mail - men problemet må suppleres. Hvis britene hadde å gjøre med aluminium-luft-batterier, så de ... eksisterer virkelig og kan virkelig tilby en rekkevidde på tusenvis av kilometer.

Oppfinneren, beskrevet av Daily Mail, «en far til åtte», ble presentert som en som har skapt noe helt nytt (en ikke-giftig elektrolytt) og allerede er i samtaler om å selge ideen sin. I mellomtiden har temaet aluminium-luftceller blitt utviklet i flere år.

Men la oss starte helt fra begynnelsen:

innholdsfortegnelsen

• Luftbatterier i aluminium - Lev raskt, dø ungt
  • Tesla Model 3 Long Range med en gangreserve på 1+ km? Kan gjøres
  • Alcoa og Phinergy aluminium/luft batterier - fortsatt engangs men gjennomtenkt
  • Sammendrag eller hvorfor vi kritiserte Daily Mail

Aluminium-luftbatterier bruker reaksjonen av aluminium med oksygen og vannmolekyler. I en kjemisk reaksjon (formlene finner du på Wikipedia) dannes aluminiumhydroksid, og til slutt binder metallet seg til oksygen for å danne alumina. Spenningen synker ganske raskt, og når alt metallet har reagert, slutter cellen å fungere. I motsetning til litium-ion-batterier, Luft-til-luft-celler kan ikke lades eller gjenbrukes..

De er engangs.

Ja, dette er et problem, men celler har en veldig viktig funksjon: gigantisk tetthet av lagret energi i forhold til masse... Dette utgjør 8 kWh/kg. I mellomtiden er det nåværende nivået til de beste litiumioncellene 0,3 kWh / kg.

Tesla Model 3 Long Range med en gangreserve på 1+ km? Kan gjøres

La oss se på disse tallene: 0,3 kWh/kg for de beste moderne litiumcellene vs. 8 kWh/kg for aluminiumsceller - litium er nesten 27 ganger verre! Selv om vi tar i betraktning at i eksperimenter nådde aluminium-luftbatterier en tetthet på "bare" 1,3 kWh / kg (kilde), er dette fortsatt mer enn fire ganger bedre enn litiumceller!

Så du trenger ikke være en god kalkulator for å finne ut det med Al-air Tesla Model 3 Long Range-batteri vil den nå nesten 1 km på batteri i stedet for dagens 730 km for litium-ion... Det er ikke mye mindre enn Warszawa til Roma, og mindre enn Warszawa til Paris, Genève eller London!

Dessverre, med litium-ion-celler, etter å ha kjørt 500 kilometer med Tesla, kobler vi den til laderen i den tiden bilen foreslår og går videre. Ved bruk av Al-air-celler vil sjåføren måtte gå til en stasjon hvor batteriet må skiftes. Eller dens individuelle moduler.

Og selv om aluminium er billig som et element, vil det å måtte tilberede elementet fra bunnen av hver gang effektivt negere gevinstene fra de høyere områdene. Korrosjon av aluminium er også et problem som oppstår selv når batteriet ikke er i bruk, men dette problemet er løst ved å holde elektrolytten i en separat beholder og pumpe den når et aluminium-luftbatteri er nødvendig.

Phinergy kom opp med dette:

Alcoa og Phinergy aluminium/luft batterier - fortsatt engangs men gjennomtenkt

Luftbatterier er klare til bruk kommersiell vel, de brukes til og med i militære applikasjoner. De ble opprettet av Alcoa i samarbeid med Phinergy. I disse systemene er elektrolytten i en separat beholder, og de individuelle cellene er plater (patroner) satt inn i deres rom ovenfra. Det ser ut som:

Flybatteri (aluminium-luft) til det israelske selskapet Alcoa. Legg merke til røret på siden av Alcoa-elektrolyttpumpen (c)

Batteriet startes ved å pumpe elektrolytt gjennom rørene (sannsynligvis ved gravitasjon, siden batteriet fungerer som en backup). For å lade batteriet tar du ut de brukte patronene fra batteriet og setter inn nye.

Dermed vil eieren av maskinen ta med seg det tunge systemet for å bruke det en dag om nødvendig. Og når det oppstår behov for lading, må bilen erstattes av en person med passende kvalifikasjoner.

Sammenlignet med litiumionceller er fordelene med aluminium-luftceller lavere produksjonskostnader, ikke behov for kobolt og reduserte karbondioksidutslipp under produksjon. Ulempen er engangsbruk og behovet for å resirkulere brukte patroner:

Sammendrag eller hvorfor vi kritiserte Daily Mail

Aluminium-luft brenselceller (Al-air) finnes allerede, brukes noen ganger, og har blitt jobbet ganske intensivt med de siste ti årene. Men på grunn av den økende energitettheten til litiumionceller og muligheten for gjentatt opplading, har emnet bleknet - spesielt i bilindustrien, der regelmessig utskifting av millioner av batterier er en svimlende oppgave..

Vi mistenker at oppfinneren beskrevet av Daily Mail sannsynligvis ikke har funnet opp noe, men har konstruert aluminium-luftcellen selv. Hvis han, som han beskriver, drakk elektrolytt i demonstrasjoner, må han ha brukt rent vann til dette formålet:

> Åttebarnsfaren oppfant 2 km-batteriet? Mmm, ja, men nei 🙂 [Daily Mail]

Det største problemet med aluminium-luftbatterier er ikke at de ikke eksisterer – de finnes. Problemet med dem er engangskostnader og høye erstatningskostnader. Å investere i en slik celle vil før eller siden miste økonomisk fornuft sammenlignet med litium-ion-batterier, fordi «lading» krever verkstedbesøk og en fagarbeider.

Det er rundt 22 millioner biler i Polen. I følge Polens sentrale statistiske kontor (GUS) kjører vi i gjennomsnitt 12,1 tusen kilometer per år. Så hvis vi antar at aluminium-luftbatteriene vil bli byttet ut i gjennomsnitt hver 1. kilometer (for forenklet beregning), vil hver av disse bilene måtte besøke verkstedet 210 ganger i året. Hver av disse bilene besøkte verkstedet i gjennomsnitt hver 10. dag.

603 biler venter på batterier HVER DAG., også på søndager! Men en slik erstatning krever elektrolyttsuging, utskifting av moduler, kontroll av alt dette. Noen vil også måtte samle inn disse brukte modulene fra hele landet for å kunne behandle dem senere.

Nå forstår du hvor kritikken vår kom fra?

Redaksjonell merknad www.elektrowoz.pl: Den nevnte Daily Mail-artikkelen sier at dette er en "brenselcelle" og ikke et "batteri". Men for å være ærlig, bør det legges til at "brenselceller "faller inn under definisjonen av" akkumulator "gyldig i Polen. (se for eksempel HER). Men mens et aluminium-luftbatteri kan (og bør) kalles en brenselcelle, kan ikke et litium-ion-batteri kalles det.

En brenselcelle fungerer etter prinsippet om eksternt tilførte stoffer, ofte inkludert oksygen, som reagerer med et annet grunnstoff for å danne en forbindelse og frigjøre energi. Dermed er oksidasjonsreaksjonen langsommere enn forbrenning, men raskere enn normal korrosjon. For å reversere prosessen kreves ofte en helt annen type enhet.

På den annen side, i et litiumionbatteri, beveger ioner seg mellom elektrodene, så det er ingen oksidasjon.

Merknad 2 til www.elektrowoz.pl-utgaven: undertittelen "lev intenst, dø ung" er hentet fra en av studiene om dette emnet. Vi liker dette fordi det beskriver spesifikasjonene til luftceller i aluminium.

Dette kan interessere deg: