Akumulatory powietrze-powietrze zapewniają zasięg ponad 1 km. Wada? Są jednorazowe.
Zawartość
Kilka dni temu poruszyliśmy temat „inżyniera wynalazcy”, „ojca ośmiorga dzieci”, „weterana marynarki wojennej”, który „wynalazł akumulatory wykorzystujące aluminium i tajemniczy elektrolit”. Rozwinięcie tematu uznaliśmy za mało wiarygodne - również dzięki źródłu, Daily Mail - ale problem wymaga uzupełnienia. Jeśli Brytyjczycy mieli do czynienia z akumulatorami aluminiowo-powietrznymi, to one… istnieją naprawdę i naprawdę mogą zaoferować zasięg rzędu tysięcy kilometrów.
Wynalazca, opisany przez Daily Mail „ojcem ośmiu”, został przedstawiony jako ktoś, kto stworzył coś zupełnie nowego (nietoksyczny elektrolit) i prowadzi już rozmowy na temat sprzedaży swojego pomysłu. Tymczasem temat ogniw aluminiowo-powietrznych był rozwijany od kilku lat.
Ale zacznijmy od samego początku:
Spis treści
- Aluminiowe baterie powietrzne — żyj szybko, umieraj młodo
- Tesla Model 3 Long Range z rezerwą mocy 1+ km? Można zrobić
- Alcoa i Phinergy akumulatory aluminiowo-powietrzne – wciąż jednorazowe, ale dobrze przemyślane
- Podsumowanie, czyli dlaczego skrytykowaliśmy Daily Mail
Baterie aluminiowo-powietrzne wykorzystują reakcję aluminium z cząsteczkami tlenu i wody. W reakcji chemicznej (wzory można znaleźć na Wikipedii) powstaje wodorotlenek glinu, a ostatecznie metal wiąże się z tlenem, tworząc tlenek glinu. Napięcie spada dość szybko, a gdy cały metal zareaguje, ogniwo przestaje działać. W przeciwieństwie do akumulatorów litowo-jonowych, Ogniwa powietrze-powietrze nie mogą być ładowane ani ponownie używane..
Są jednorazowe.
Tak, to jest problem, ale komórki mają jedną bardzo ważną cechę: gigantyczna gęstość zmagazynowanej energii w stosunku do masy... Odpowiada to 8 kWh/kg. Tymczasem obecny poziom najlepszych ogniw litowo-jonowych to 0,3 kWh/kg.
Tesla Model 3 Long Range z rezerwą mocy 1+ km? Można zrobić
Spójrzmy na te liczby: 0,3 kWh/kg dla najlepszych nowoczesnych ogniw litowych vs. 8 kWh/kg dla ogniw aluminiowych - lit jest prawie 27 razy gorszy! Nawet jeśli weźmiemy pod uwagę, że w eksperymentach akumulatory aluminiowo-powietrzne osiągnęły gęstość „tylko” 1,3 kWh/kg (źródło), to i tak jest to ponad czterokrotnie lepsze niż ogniwa litowe!
Więc nie musisz być świetnym kalkulatorem, aby to zrozumieć z baterią Al-air Tesla Model 3 Long Range osiągnie prawie 1 km na baterii zamiast obecnych 730 km dla litowo-jonowych... To niewiele mniej niż Warszawa do Rzymu i mniej niż Warszawa do Paryża, Genewy czy Londynu!
Niestety przy ogniwach litowo-jonowych po przejechaniu 500 kilometrów Teslą podłączamy ją do ładowarki na czas sugerowany przez samochód i ruszamy dalej. W przypadku korzystania z ogniw Al-air kierowca będzie musiał udać się na stację, w której konieczna będzie wymiana baterii. Lub jego poszczególne moduły.
I chociaż aluminium jest tanie jako element, konieczność gotowania elementu za każdym razem od nowa skutecznie niweluje zyski z wyższych zakresów. Korozja aluminium jest również problemem, który występuje nawet wtedy, gdy akumulator nie jest używany, ale problem ten został rozwiązany przez przechowywanie elektrolitu w oddzielnym pojemniku i pompowanie go, gdy wymagany jest akumulator aluminiowo-powietrzny.
Phinergy wymyślił to:
Alcoa i Phinergy akumulatory aluminiowo-powietrzne – wciąż jednorazowe, ale dobrze przemyślane
Akumulatory powietrzne są gotowe do użycia komercyjny cóż, są nawet używane w zastosowaniach wojskowych. Zostały stworzone przez Alcoa we współpracy z Phinergy. W tych układach elektrolit znajduje się w osobnym pojemniku, a poszczególne ogniwa to płytki (wkłady) wkładane do ich przedziałów od góry. To wygląda jak:
Akumulator lotniczy (aluminiowo-powietrzny) izraelskiej firmy Alcoa. Zwróć uwagę na rurkę z boku pompy elektrolitu Alcoa (c)
Akumulator uruchamia się pompując elektrolit przez rurki (prawdopodobnie grawitacyjnie, ponieważ akumulator działa jako rezerwa). Aby naładować baterię, wyjmij zużyte wkłady z baterii i włóż nowe.
W ten sposób właściciel maszyny zabierze ze sobą ciężki system, aby pewnego dnia go użyć, jeśli zajdzie taka potrzeba. A gdy zajdzie potrzeba doładowania, samochód musi wymienić osoba z odpowiednimi kwalifikacjami.
W porównaniu z ogniwami litowo-jonowymi zaletami ogniw aluminiowo-powietrznych są niższe koszty produkcji, brak konieczności stosowania kobaltu oraz zmniejszona emisja dwutlenku węgla podczas produkcji. Wadą jest jednorazowe użycie i konieczność recyklingu zużytych wkładów:
Podsumowanie, czyli dlaczego skrytykowaliśmy Daily Mail
Aluminiowo-powietrzne ogniwa paliwowe (Al-powietrze) już istnieją, są czasami używane i były dość intensywnie opracowywane w ciągu ostatnich dziesięciu lat. Jednak ze względu na rosnącą gęstość energii ogniw litowo-jonowych i możliwość ich wielokrotnego ładowania, temat ucichł – zwłaszcza w branży motoryzacyjnej, gdzie regularna wymiana milionów baterii to zawrotne zadanie..
Podejrzewamy, że wynalazca opisany przez Daily Mail prawdopodobnie niczego nie wynalazł, ale sam skonstruował komorę aluminiowo-powietrzną. Jeśli, jak sam opisuje, pił elektrolit na pokazach, to musiał użyć do tego czystej wody:
> Ojciec ósemki wynalazł akumulator na 2 km? Mmm, tak, ale nie 🙂 [Daily Mail]
Największy problem z akumulatorami aluminiowo-powietrznymi nie polega na tym, że one nie istnieją – one istnieją. Problem z nimi to jednorazowe koszty i wysokie koszty wymiany. Inwestycja w takie ogniwo prędzej czy później straci sens ekonomiczny w porównaniu do akumulatorów litowo-jonowych, ponieważ „ładowanie” wymaga wizyty w warsztacie i wykwalifikowanego pracownika.
W Polsce jeździ około 22 mln samochodów. Według GUS przejeżdżamy średnio 12,1 tys. km rocznie. Jeśli więc założymy, że akumulatory aluminiowo-powietrzne będą wymieniane średnio co 1 km (dla uproszczonej kalkulacji), każdy z tych samochodów musiałby odwiedzać warsztat 210 razy w roku. Każdy z tych samochodów odwiedzał warsztat średnio co 10 dni.
KAŻDEGO DNIA na akumulatory czekają 603 auta., także w niedziele! Ale taka wymiana wymaga odsysania elektrolitu, wymiany modułów, sprawdzenia tego wszystkiego. Ktoś będzie również musiał zebrać te zużyte moduły z całego kraju, aby je później przetworzyć.
Teraz rozumiesz, skąd wzięła się nasza krytyka?
Nota redakcyjna www.elektrowoz.pl: We wspomnianym artykule Daily Mail czytamy, że jest to „ogniwo paliwowe”, a nie „bateria”. Gwoli ścisłości trzeba jednak dodać, że „Ogniwa paliwowe „podlegają obowiązującej w Polsce definicji „akumulatora”. (patrz np. TUTAJ). Jednak podczas gdy akumulator aluminiowo-powietrzny może (i powinien) być nazywany ogniwem paliwowym, akumulator litowo-jonowy nie może być tak nazwany.
Ogniwo paliwowe działa na zasadzie substancji dostarczanych z zewnątrz, w tym często tlenu, który reaguje z innym pierwiastkiem, tworząc związek i uwalniając energię. Tak więc reakcja utleniania jest wolniejsza niż spalanie, ale szybsza niż normalna korozja. Aby odwrócić ten proces, często potrzebny jest zupełnie inny typ urządzenia.
Z drugiej strony w akumulatorze litowo-jonowym jony przemieszczają się między elektrodami, więc nie dochodzi do utleniania.
Przypis 2 do wydania www.elektrowoz.pl: podtytuł „żyj intensywnie, umieraj młodo” pochodzi z jednego z opracowań na ten temat. Podoba nam się to, ponieważ opisuje specyfikę aluminiowych komór powietrznych.
To może Cię zainteresować:
