Luft-til-luft-batterier giver en rækkevidde på mere end 1 km. Defekt? De er til engangsbrug.

For et par dage siden berørte vi den "opfindsomme ingeniør", "far til otte", "flådeveteranen", der "opfandt batterier, der brugte aluminium og en mystisk elektrolyt." Vi fandt udviklingen af ​​emnet ikke særlig pålidelig - også takket være kilden, Daily Mail - men problemet skal suppleres. Hvis briterne havde med aluminium-luft-batterier at gøre, så eksisterer de virkelig og kan virkelig tilbyde en rækkevidde på tusindvis af kilometer.

Opfinderen, beskrevet af Daily Mail som en "far til otte", blev præsenteret som en, der har skabt noget helt nyt (en ikke-giftig elektrolyt) og allerede er i forhandlinger om at sælge sin idé. I mellemtiden har emnet aluminium-luftceller været udviklet i flere år.

Men lad os starte fra begyndelsen:

indholdsfortegnelse

• Luftbatterier af aluminium - Live Fast, Die Young
  • Tesla Model 3 Long Range med 1+ km rækkevidde? Kan lade sig gøre
  • Alcoa og Phinergy aluminium/luft batterier - stadig engangs men gennemtænkt
  • Resumé eller hvorfor vi kritiserede Daily Mail

Aluminium-luft-batterier bruger reaktionen af ​​aluminium med ilt og vandmolekyler. I en kemisk reaktion (formler kan findes på Wikipedia) dannes aluminiumhydroxid, og til sidst binder metallet sig med ilt og danner aluminiumoxid. Spændingen falder ret hurtigt, og når alt metal har reageret, holder cellen op med at fungere. I modsætning til lithium-ion-batterier, Luft-luft-elementer kan ikke genoplades og genbruges..

De er til engangsbrug.

Ja, dette er et problem, men celler har en meget vigtig funktion: gigantisk lagret energitæthed i forhold til masse. Det er 8 kWh/kg. I mellemtiden er det nuværende niveau for de bedste lithium-ion-celler 0,3 kWh/kg.

Tesla Model 3 Long Range med 1+ km rækkevidde? Kan lade sig gøre

Lad os se på disse tal: 0,3 kWh/kg for de bedste moderne lithiumceller vs. 8 kWh/kg for aluminiumsceller - lithium er næsten 27 gange værre! Selvom man tænker på, at aluminium-luft-batterier i eksperimenter har opnået en densitet på "kun" 1,3 kWh/kg (kilde), er dette stadig mere end fire gange bedre end lithiumceller!

Så du behøver ikke være en god lommeregner for at finde ud af hvad med et Al-air Tesla Model 3 Long Range batteri, når den næsten 1 km på batteri i stedet for de nuværende 730 km for lithium-ion. Dette er ikke meget mindre end fra Warszawa til Rom, og mindre end fra Warszawa til Paris, Genève eller London!

Desværre, med lithium-ion-celler, efter at have kørt 500 kilometer med Tesla, sætter vi den i opladeren i den tid, bilen foreslår, og går videre. Ved brug af Al-air-celler skal chaufføren gå til den station, hvor batteriet skal udskiftes. Eller dets individuelle moduler.

Og selvom aluminium som et element er billigt, negerer behovet for at forberede elementet fra bunden hver gang effektivt gevinsterne fra højere områder. Aluminiumskorrosion er også et problem, der opstår, selv når batteriet ikke er i brug, men dette problem er løst ved at opbevare elektrolytten i en separat beholder og pumpe den, når der er brug for et aluminium-luftbatteri.

Phinergy kom op med dette:

Alcoa og Phinergy aluminium/luft batterier - stadig engangs men gennemtænkt

Luftbatterier er klar til brug kommercielle godt, de bruges endda i militære applikationer. De blev skabt af Alcoa i samarbejde med Phinergy. I disse systemer er elektrolytten i en separat beholder, og de enkelte celler er plader (patroner) indsat i deres rum ovenfra. Det ser ud som om:

Luftfartsbatteri (aluminium-luft) fra det israelske selskab Alcoa. Bemærk slangen på siden af ​​Alcoa elektrolytoverførselsenheden (c)

Start af batteriet sker ved at pumpe elektrolyt gennem rørene (sandsynligvis ved tyngdekraften, da batteriet fungerer som backup). For at oplade batteriet fjerner du de brugte patroner fra batteriet og indsætter nye.

Således vil ejeren af ​​maskinen tage et tungt system med sig, så en dag, hvis det er nødvendigt, bruge det. Og når der opstår behov for opladning, skal bilen udskiftes af en person med de rette kvalifikationer.

Sammenlignet med lithium-ion-celler er fordelene ved aluminium-luftceller lave produktionsomkostninger, intet behov for kobolt og reducerede kuldioxidemissioner under produktionen. Ulempen er engangsbrug og behovet for at genbruge brugte patroner:

Resumé eller hvorfor vi kritiserede Daily Mail

Aluminium-luftbrændselsceller (Al-air) findes allerede, bruges nogle gange, og der er blevet arbejdet ret intensivt på dem i de sidste ti eller deromkring år. Men på grund af den stigende energitæthed af lithium-ion-celler og muligheden for deres gentagne genopladning, er emnet falmet - især i bilindustrien, hvor regelmæssig udskiftning af millioner af batterier er en svimlende opgave..

Vi formoder, at opfinderen beskrevet af Daily Mail nok ikke har opfundet noget, men selv har designet aluminium-luftcellen. Hvis han, som han beskriver, drak elektrolyt i demonstrationer, må han have brugt rent vand til dette formål:

> Faderen til otte børn opfandt 2 km-batteriet? Mmm ja men nej 🙂 [Daily Mail]

Det største problem med aluminium-luft-batterier er ikke, at de ikke findes – de findes. Problemet med dem er engangsomkostninger og høje erstatningsomkostninger. Investering i sådan en celle vil før eller siden miste økonomisk fornuft i forhold til lithium-ion-batterier, fordi "opladning" kræver et besøg på værkstedet og en faglært arbejder.

Der er omkring 22 millioner biler i Polen. Ifølge det polske centralstatistiske kontor (GUS) kører vi i gennemsnit 12,1 tusinde kilometer om året. Så hvis vi antager, at aluminium-luftbatterier i gennemsnit udskiftes hver 1 km (for en forenklet beregning), skal hver af disse biler besøge garagen 210 gange om året. Hver af disse biler besøgte i gennemsnit garagen hver 10. dag.

603 biler venter på batterier HVER DAG., også om søndagen! Men en sådan udskiftning kræver sug af elektrolytten, udskiftning af moduler, kontrol af alt dette. Nogen vil også skulle indsamle disse brugte moduler fra hele landet for at kunne behandle dem senere.

Forstår du nu, hvor vores kritik kom fra?

Redaktionel note www.elektrowoz.pl: Den førnævnte Daily Mail-artikel siger, at dette er en "brændselscelle" og ikke et "batteri". Men for at være ærlig skal det tilføjes, at "brændselsceller" falder ind under definitionen af ​​"akkumulator", der er gældende i Polen. (se f.eks. HER). Men mens et aluminium-luftbatteri kan (og bør) kaldes en brændselscelle, kan et lithium-ion batteri ikke.

En brændselscelle arbejder efter princippet om stoffer, der tilføres udefra, ofte inklusive ilt, som reagerer med et andet grundstof for at danne en forbindelse og frigive energi. Således er oxidationsreaktionen langsommere end forbrænding, men hurtigere end normal korrosion. At vende processen kræver oftest en helt anden type enhed.

På den anden side, i et lithium-ion batteri, bevæger ioner sig mellem elektroder, så der er ingen oxidation.

Redaktionel note 2 af www.elektrowoz.pl: Undertitlen "lev hårdt, dø ung" er taget fra en af ​​undersøgelserne om emnet. Vi kan godt lide det, fordi det beskriver detaljerne ved aluminium-luftceller.

Dette kan interessere dig: