Batérie vzduch-vzduch poskytujú dosah viac ako 1 km. Defekt? Sú jednorazové.

Pred pár dňami sme sa dotkli „invenčného inžiniera“, „otca ôsmich“, „námorného veterána“, ktorý „vynašiel batérie využívajúce hliník a záhadný elektrolyt“. Vývoj témy sa nám zdal málo spoľahlivý – aj vďaka zdroju, Daily Mail –, ale problém treba doplniť. Ak by sa Angličania zaoberali hliníkovo-vzduchovými batériami, potom ... skutočne existujú a skutočne môžu ponúknuť dojazd tisícok kilometrov.

Vynálezca, ktorého Daily Mail opísal ako „otca ôsmich“, bol predstavený ako niekto, kto vytvoril niečo úplne nové (netoxický elektrolyt) a už rokuje o predaji svojho nápadu. Medzitým sa téma hliníkovo-vzduchových článkov rozvíjala už niekoľko rokov.

Ale začnime od úplného začiatku:

obsah

• Hliníkové vzduchové batérie – ži rýchlo, zomrieš mladý
  • Tesla Model 3 Long Range s rezervou chodu 1+ km? Dá sa to urobiť
  • Hliníkové/vzduchové batérie Alcoa a Phinergy – stále jednorazové, ale dobre premyslené
  • Zhrnutie alebo prečo sme kritizovali Daily Mail

Hliníkovo-vzduchové batérie využívajú reakciu hliníka s molekulami kyslíka a vody. Pri chemickej reakcii (vzorce možno nájsť na Wikipédii) vzniká hydroxid hlinitý a nakoniec sa kov spojí s kyslíkom za vzniku oxidu hlinitého. Napätie pomerne rýchlo klesá a keď všetok kov zreaguje, článok prestane fungovať. Na rozdiel od lítium-iónových batérií Články vzduch-vzduch nie je možné dobíjať ani opätovne používať..

Sú jednorazové.

Áno, je to problém, ale bunky majú jednu veľmi dôležitú vlastnosť: gigantická hustota uloženej energie vo vzťahu k hmotnosti... To predstavuje 8 kWh/kg. Medzitým je súčasná úroveň najlepších lítium-iónových článkov 0,3 kWh/kg.

Tesla Model 3 Long Range s rezervou chodu 1+ km? Dá sa to urobiť

Pozrime sa na tieto čísla: 0,3 kWh/kg pre najlepšie moderné lítiové články oproti 8 kWh/kg pre hliníkové články – lítium je takmer 27-krát horšie! Aj keď vezmeme do úvahy, že pri pokusoch dosahovali hliníkovo-vzduchové batérie hustotu „len“ 1,3 kWh/kg (zdroj), stále je to viac ako štyrikrát lepšie ako pri lítiových článkoch!

Takže na to, aby ste to zistili, nemusíte byť dobrý kalkulátor s batériou Al-air Tesla Model 3 Long Range dosiahne na batériu takmer 1 km namiesto súčasných 730 km pre lítium-iónové... Nie je to oveľa menej ako z Varšavy do Ríma a menej ako z Varšavy do Paríža, Ženevy alebo Londýna!

Žiaľ, s lítium-iónovými článkami ju po najazdení 500 kilometrov s Teslou pripojíme k nabíjačke na čas navrhnutý autom a ideme ďalej. Pri použití Al-air článkov bude musieť vodič ísť na stanicu, kde bude potrebné vymeniť batériu. Alebo jeho jednotlivé moduly.

A hoci je hliník ako prvok lacný, nutnosť variť prvok od nuly zakaždým efektívne neguje zisky z vyšších rozsahov. Korózia hliníka je tiež problém, ktorý sa vyskytuje aj vtedy, keď sa batéria nepoužíva, ale tento problém bol vyriešený tým, že sa elektrolyt uchováva v samostatnej nádobe a keď je potrebná batéria hliník-vzduch, prečerpáva sa.

Phinergy prišiel s týmto:

Hliníkové/vzduchové batérie Alcoa a Phinergy – stále jednorazové, ale dobre premyslené

Vzduchové batérie sú pripravené na použitie komerčný no, dokonca sa používajú vo vojenských aplikáciách. Boli vytvorené spoločnosťou Alcoa v spolupráci s Phinergy. V týchto systémoch je elektrolyt v samostatnej nádobe a jednotlivé články sú doštičky (kazety) vložené do ich priehradiek zhora. Vyzerá to ako:

Letecká batéria (hliník-vzduch) izraelskej spoločnosti Alcoa. Všimnite si hadičku na boku čerpadla elektrolytu Alcoa (c)

Batéria sa štartuje pumpovaním elektrolytu cez trubice (pravdepodobne gravitáciou, keďže batéria funguje ako záloha). Batériu nabijete tak, že z batérie vyberiete použité kazety a vložíte nové.

Majiteľ stroja si tak ťažký systém vezme so sebou, aby ho v prípade potreby jedného dňa použil. A keď vznikne potreba nabíjania, auto musí vymeniť osoba s príslušnou kvalifikáciou.

V porovnaní s lítium-iónovými článkami sú výhodami hliníkovo-vzduchových článkov nižšie výrobné náklady, bez potreby kobaltu a znížené emisie oxidu uhličitého pri výrobe. Nevýhodou je jednorazové použitie a nutnosť recyklácie použitých náplní:

Zhrnutie alebo prečo sme kritizovali Daily Mail

Hliníkovo-vzduchové palivové články (Al-vzduch) už existujú, niekedy sa používajú a v posledných približne desiatich rokoch sa na nich dosť intenzívne pracovalo. Vzhľadom na zvyšujúcu sa hustotu energie lítium-iónových článkov a možnosť ich opakovaného dobíjania sa však téma vytratila - najmä v automobilovom priemysle, kde je pravidelná výmena miliónov batérií závratnou úlohou..

Máme podozrenie, že vynálezca, ktorého opísal Daily Mail, pravdepodobne nič nevymyslel, ale sám skonštruoval hliníkovo-vzduchový článok. Ak, ako opisuje, pil na demonštráciách elektrolyt, musel na tento účel použiť čistú vodu:

> Otec ôsmich detí vynašiel 2 km batériu? Mmm, áno, ale nie 🙂 [Daily Mail]

Najväčší problém hliníkovo-vzduchových batérií nie je v tom, že neexistujú – existujú. Problémom u nich sú jednorazové náklady a vysoké náklady na výmenu. Investícia do takéhoto článku v porovnaní s lítium-iónovými batériami skôr či neskôr stratí ekonomický zmysel, pretože „nabíjanie“ si vyžaduje návštevu dielne a kvalifikovaného pracovníka.

V Poľsku je asi 22 miliónov áut. Podľa Centrálneho štatistického úradu Poľska (GUS) najazdíme v priemere 12,1 tisíc kilometrov ročne. Ak teda predpokladáme, že hliníkovo-vzduchové batérie sa budú vymieňať v priemere každý 1 kilometer (pre zjednodušený výpočet), každé z týchto áut by muselo navštíviť garáž 210-krát ročne. Každé z týchto áut navštívilo garáž v priemere každých 10 dní.

KAŽDÝ DEŇ čaká na batérie 603 áut., aj v nedeľu! Takáto výmena si ale vyžaduje odsávanie elektrolytu, výmenu modulov, toto všetko kontrolovať. Niekto tiež bude musieť tieto použité moduly zozbierať z celej krajiny, aby ich mohol neskôr spracovať.

Už chápete, odkiaľ prišla naša kritika?

Redakčná poznámka www.elektrowoz.pl: Spomínaný článok Daily Mail uvádza, že ide o „palivový článok“ a nie „batériu“. Avšak, aby som bol úprimný, treba dodať, že „palivové články „spadajú pod definíciu“ akumulátora „platnú v Poľsku. (pozri napríklad TU). Kým však hliníkovo-vzduchovú batériu možno (a treba) nazvať palivovým článkom, lítium-iónovú batériu tak nazvať nemožno.

Palivový článok funguje na princípe externe dodávaných látok, často vrátane kyslíka, ktorý reaguje s iným prvkom za vzniku zlúčeniny a uvoľňuje energiu. Oxidačná reakcia je teda pomalšia ako spaľovanie, ale rýchlejšia ako bežná korózia. Na zvrátenie procesu je často potrebný úplne iný typ zariadenia.

Na druhej strane v lítium-iónovej batérii sa ióny pohybujú medzi elektródami, takže nedochádza k oxidácii.

Poznámka 2 k vydaniu www.elektrowoz.pl: podtitul „žiť intenzívne, zomrieť mladý“ je prevzatý z jednej zo štúdií na túto tému. Páči sa nám to, pretože popisuje špecifiká hliníkových vzduchových článkov.

Toto by vás mohlo zaujímať: