“az évek során minden technológia javult, kivéve az elemeket! Miért nem tud valaki kitalálni egy jobb akkumulátort?”Ember, ha lenne egy ötcentes minden alkalommal, amikor hallottam, hogy valaki azt mondja—hogy-Nos, én körülbelül $17.50.
valójában azonban az átlagos gadget ventilátornak hiányzik három hatalmas pontja az akkumulátorokról. (Februárban a PBS sugárzott egy NOVA különlegességet “a szuper akkumulátor keresése” címmel, amelynek házigazdája voltam. Egy év laboratóriumlátogatás és tudósok interjúja után bevallom, hogy manapság az akkumulátorok járnak a fejemben.)
első pont: az akkumulátorok, amelyekre valószínűleg a legtöbbet gondol, a telefonban vagy a laptopban vannak. De lehet érvelni—és sok tudós is ezt teszi -, hogy az akkumulátorok a kulcsok a sokkal nagyobb problémák kezeléséhez, mint az energia, a közlekedés és az éghajlatváltozás.
például ma az elektromos autók az amerikai új autók értékesítésének csak körülbelül 1 százalékát teszik ki. Ennek egyik oka az, hogy többe kerülnek, mint a gázüzemű autók. A másik a hatótávolság-szorongás—a fogyasztók attól tartanak, hogy otthonuktól távol elfogy a töltésük. A most fejlesztés alatt álló olcsóbb, nagyobb kapacitású akkumulátorok célja mindkét probléma megoldása.
Aztán ott van a rács. Az elektromosság nem olyan, mint a víz, várni a csőben, amíg bekapcsolja a csapot. Amikor bekapcsolja a lámpát, ezt az energiát most, valós időben kell generálni. Ennek eredményeként az elektromos közművek napjaikat azzal töltik, hogy megbirkózzanak az energiaigény óriási ingadozásaival. Szinte nincs kereslet éjszaka, amikor mindenki alszik, majd óriási tüskék délután 5-kor, amikor az emberek hazaérnek a munkából. A közművek valójában drága, nem hatékony, szórványosan használt tartalék erőműveket (“csúcserőműveket”) tartanak fenn, csak a hőhullámok során fellépő keresleti túlfeszültségek kezelésére.
a hálózathoz csatlakoztatott akkumulátorok kiegyenlíthetik ezeket az abszurd ingadozásokat. Talán még ennél is fontosabb, hogy a hálózati akkumulátorok napenergiát képesek befogni, miközben süt a nap—és szélenergiát, amikor fúj—, hogy akkor használjuk, amikor valóban szükségünk van rá. Eddig nem tudtuk elérni, hogy a nap és a szél tiszteletben tartsa az életmódunkat.
a második pont, amelyet az emberek elmulasztanak: panaszaink általában az akkumulátorok kapacitására vonatkoznak: mennyi ideig futnak a modulok a töltések között. De valójában a kapacitás (energiasűrűség) csak egy elem az iparág kívánságlistáján. Azt is szeretnénk, ha az akkumulátorok olcsók, elhasználódásuk után környezetkímélőek, hosszú élettartamúak (azaz több ezer alkalommal újratölthetők), kompaktak, könnyűek (különösen az elektromos autókhoz) és biztonságosak lennének. A felrobbanó telefon tönkreteheti az egész napot, amint azt a Samsung tanúsíthatja.
általában nem lehet mindent egyetlen akkumulátorban. Aztán megint, nem mindig kell mindent. A rácselemeknek például nem kell hordozhatónak vagy kompaktnak lenniük. Tehát az ajtó nyitva áll, mondjuk, áramlási akkumulátorok hajnalára,amelyben a vegyi anyagok, hatalmas tartályokban tárolva, áramlik egymás mellett egy reakciókamrában. Vagy lendkerék akkumulátorok, amelyekben az acélból készült, Több ezer font súlyú lemezek percenként több ezer alkalommal forognak egy súrlódásmentes kamrában (mágnes által vákuumban felfüggesztve) éjszaka, amikor a forgásukhoz szükséges energia olcsóbb, így a mérnökök a mozgási energiát napközbeni teljesítményként visszanyerhetik.
a harmadik fontos pont: az akkumulátorok az évtizedek során egyre jobbak lettek. Az ok, amiért nem vesszük észre, az, hogy eszközeink egyszerre gyorsabbak, erősebbek és energiaigényesebbek. Heck, ha tudna tenni egy modern iPhone akkumulátor egy 1995 telefon, ez valószínűleg megy egy év egyetlen töltéssel.
más nagy dolgok vannak úton. Mike Zimmerman anyagtudósnak sikerült kicserélnie a nagyon gyúlékony folyékony elektrolitot (amelyen keresztül az ionok úsznak az akkumulátor töltésekor vagy kisütésekor) egyetlen darab speciális műanyag fóliával. Presto: olyan akkumulátor, amely nem képes meggyulladni vagy felrobbanni. És mivel nem fújható, Zimmerman lítium-fémet használhat a lítium-ion kémia helyett, amely sokkal nagyobb energiasűrűséggel rendelkezik, de túl veszélyesnek tekinthető ahhoz, hogy a mai folyadék-elektrolit akkumulátorokkal használható legyen. Presto: hosszabb élettartam.
tehát, ha panaszkodni szeretne az akkumulátorok miatt, vegye ki most. Hamarosan sokkal jobb hírnévre tesznek szert.