Fasziniert von den Forschungen der «tierischen Elektrizität» Galvani, Alessandro Volta macht viele Experimente, deren Ergebnis schließlich wird es der berühmte «voltasche Säule» — die elektrische Batterie. Und die erste Batterie von Volta nannte die «Krone der Schalen» — ein paar Schalen, gefüllt mit der erwärmten Lösung von Salz, legte er im Kreis. In jeder von Ihnen warf er die Platte aus verschiedenen Metallen. Platte benachbarten Schalen wurden mit kupfernen Drähten... aber es war sehr unpraktisch. Und das ist im Jahre 1799 im Labor Volt geboren, der heutigen Sprache gesagt, äußerst technologische und zuverlässige Entwurf der Gleichstrom – voltaschen Säule.
Hier ist, wie er selbst beschreibt seine Erfindung: «Ich lege Sie auf dem Tisch oder auf einem Träger eine der metallischen Platten, Z. B. Silber und Zink und dann nass Laufwerk usw. in der gleichen Reihenfolge. Immer Zink sollte Folgen Silber oder Umgekehrt, je nach Ihrer Anordnung im ersten paar, und jedes paar umgelegt nassen Scheibe. So ich Ange dieser Stockwerke eine Säule von solcher Höhe, die kann bleiben, nicht обрушиваясь». Geprüft wurden die verschiedensten Kombinationen von Metallen, und es stellte sich heraus, dass am besten «arbeiten» Becher aus Kupfer und Zink, zwischen denen platziert Karton-Dichtung, imprägnierte Kalium Alkali.
Lustig: einer der ersten Verbraucher «voltaschen Säule», создававшего Spannung in 60 – 70, Stahl-ärzte, лечившие Ihre Patienten Entladung der elektrischen Rochen. Die Rochen waren Mangelware, und diejenigen, die durch das Verfahren – mehr als genug. Es ist bekannt, dass in England für ein Elektroschock Patienten zahlen von 2 bis 12 Schilling. Klar, die «voltasche Säule» ging «Bang»... Übrigens, wenn im Jahre 1801 ging er nach Paris zur Demonstration Napoleon Bonaparte seine elektrischen Experimente, seine wichtigste Erfindung und hieß: «Künstliches elektrisches Organ, имитующий Natürliche elektrische Orgel Aal oder Rochen». Demonstration der Experimente führte Napoleon ins Schwärmen. Er befahl отчеканить zu Ehren der Volta-Medaille, Gründung einer Prämie von 80 tausend ECU und später ehrte Volt herzoglichen Titel und machte ihn zum Mitglied des königlichen Senats Italien.
In gewissem Sinne, Alessandro Volta vergleichen kann für einen Kletterer, der irgendwo dort, auf dem Gipfel, Stein hinuntergestoßen hat, die gewaltige Lawine. Eine Lawine von Entdeckungen, Erfindungen, Technologie, die-ermöglicht durch den einfachen Umstand: in den Händen der Entdecker des Stroms hatte eine zuverlässige Quelle... Elektrizität. Alles andere, wie gesagt, eine Frage von Talent und Technik. Heute, am Geburtstag von Alessandro Volta, mal sehen, was Sie sind damit beschäftigt, die aktuellen Nachfolger seines Falles, 269 Jahre später.
1. Winziger Batterie
Diese Entwicklung einer Gruppe von Forschern National Laboratory «enantiomorphe» (USA) unter der Leitung von Цзяньюя Juan (auf dem Foto unten) noch nicht als Prototyp eines Produkts, ermöglicht jedoch eine Vorstellung von der möglichen dichten Energie, erzeugte in Lithiumbatterien.
Die kleinste der vorhandenen Lithium-Ionen-Batterie wurde hergestellt auf der Basis von Nanofasern aus zinn-OXID (Kathode) und Kobalt-OXID (Anode). Mit Hilfe der Transmission Electron Microscope Zentrums für Nanotechnologie des Ministeriums für Energetik der USA konnten die Forscher in Echtzeit zu beobachten, die Prozesse der Implementierung von Lithium-Ionen in das Kristallgitter наноэлектрода und sicherzustellen, dass die Nanofasern in der Lage, ohne zu zerbrechen vielfach widerstehen enorme mechanische Spannungen (mehr als 10 HPa) während der Sättigung Lithium. Das kleinste Akku-Draht hat die Maße: Länge 10 µm Durchmesser und 100 Nm. Betriebsspannung 3,5 V, bei einem Strom von etwa Einheiten пикоампер.
2. Print-Ausgabe des Akkus
«Drucken» auf dem 3D-Drucker winzige Lithium-Ionen-Akku Abmessungen weniger als 1 mm konnte kürzlich eine Gruppe von Forschern der Harvard und Illinois Wesleyan Universität. Ein spezieller Druckkopf mit einem Loch mit einem Durchmesser von 30 µm bildete die Schichten der Elektroden mit einer Geschwindigkeit von 1 Millimeter pro Sekunde.
Die Kathode der Batterie ist ein литированный-Eisen-Phosphat-Anode – Lithium-Titanat. Im Verlauf der Experimente wurde hergestellt praktikable Probe des Akkus, legen Sie in einem Kunststoff-Gehäuse enthält einen winzigen Tropfen des Elektrolyten (Bild unten).
3. Reine Organik...
Von der kleinsten Batterie gehen wir jetzt zu einem riesigen neuesten Entwürfen der sogenannten «Flow-through-Batterien» (auf dem Foto unten ist ein solches Geräte) entwickelt werden Energiespeichern, den Solar erzeugten Stationen, Windkraftanlagen und Kraftwerken, die Energie der Gezeiten. Die Hauptidee dieser Art der Batterien ist die Speicherung von Energie nicht in den Elektroden und im Elektrolyten, eröffnet die prinzipielle Möglichkeit, die Erstellung von Depots Energie fast beliebiger Kapazität.
Die neuesten Nachrichten aus dem Bereich dieser Technologien verbunden mit der Schaffung von fliessenden Batterien, in denen Elektrochemische Reaktionen in einer Umgebung mit organischen verbindungen. Vor kurzem eine Gruppe von Wissenschaftlern der Harvard-Universität unter der Leitung von Michael Aziza startete in der Arbeit Flow-through-Akku auf Basis einer wässrigen Lösung хинонов (Forscher Witz: diese Substanzen ähnlich denen, die so Reich pflanze Rhabarber).
Der Hauptvorteil des neuen Designs der Bio-Batterie vor bestehenden eine deutliche Reduzierung der spezifischen Kosten. Bei der traditionellen «проточники» an anorganischen Elektrolyten haben einen Wert von etwa $700/kWh, wird die neue Harvard-Akku schätzungsweise nur $27/kWh.
4. Startups kommen...
Allein im vergangenen Jahr auf das Ziel der Schaffung neuer Arten von chemischen Stromquellen mehr als ein Dutzend Start-UPS in den USA haben die Finanzierung in Höhe von mehr als $1,5 Millionen «Bruder». Woran arbeiten Sie jetzt? Nun, hier, zum Beispiel...
Startup Ambri Professor des Massachusetts Institute of Technology don Садовея Richtung entwickelt, in dessen Rahmen geplant ist eine neue Art von Batterie, in denen die Verwendung von Elektroden aus flüssigem Metall und geschmolzenes Salz Elektrolyt.
Das Unternehmen Imprint Energy Rache arbeitet an der Schaffung von Ultra-dünnen flexiblen wie Papier-Akkus, hergestellten Siebdruck-Technologie. In diesen Geräten anstelle von Lithium wird Zink verwendet werden. Die wichtigsten Verbraucher von neuen Batterien, wie berichtet, tragbare medizinische Geräte. Auf dem Foto unten — mehr «dick» Analog dieser Entwicklung von Apple.
Finanziert von der amerikanischen Software-Programm der ARPA-E, Start Pellion zielt auf die totale Brute-Force alle möglichen Batterie Kathode Materialien, die für den Betrieb mit магниевым Anode. Mit diesem Ziel wurde eine spezielle Computer-Simulationsprogramm, das sollte analysieren mehr als 10 tausend möglichen elektrochemischen Paaren.
Die Firma Prieto Battery, erstellt von einem Professor Amy Prieto, beabsichtigt, in den nächsten eineinhalb Jahren die Einführung des neuen Lithium-Ionen-Akku auf Basis von Kupfer-Nanodrähte (Anode) und dem festen Polymer-Elektrolyten, der wird fähig sein, innerhalb von 5 Minuten aufgeladen werden, ohne die Kapazität 5 mal höher als heute.
5.Und der Geruch von Schwefel...
Akku-Rekord auf der Grundlage der Energieintensität ungewöhnlichen elektrochemischen paar «Lithium – Schwefel» haben in Лоуренсовской National Laboratory in Berkeley. Wenn eine normale Lithium-Ionen-Akku hat eine spezifische Kapazität von etwa 200 WH/kg, bei den neuen Lithium-Schwefel-Akkus erreicht diese Zahl 350 – 400 WH/kg. Im Falle der Verwendung dieser Batterien in einem Elektrofahrzeug, die Reichweite des Laufes seine belaufen sich auf etwa 450 — 500 km ohne nachladen (gegen 180 — 250 km auf Lithium-Ionen derselben Masse).
Neue Batterie, darüber hinaus fähig, über 1500 lade-Entlade-Zyklen, was 1,5-mal höher als bei Lithium-Ionen-Akkus. So wunderbare Eigenschaften erreicht, unter anderem durch den Einsatz der neuen Composite-Anode auf der Basis von Graphen Bänder-Schwefel.
