Luft-till-luft-batterier ger en räckvidd på mer än 1 km. Defekt? De är av engångstyp.

För några dagar sedan berörde vi "den uppfinningsrike ingenjören", "pappan till åtta", "marinveteranen" som "uppfann batterier som använde aluminium och en mystisk elektrolyt." Vi fann utvecklingen av ämnet inte särskilt tillförlitlig - också tack vare källan, Daily Mail - men problemet måste kompletteras. Om britterna hade att göra med aluminium-luftbatterier, så finns de verkligen och kan verkligen erbjuda en räckvidd på tusentals kilometer.

Uppfinnaren, som av Daily Mail beskrevs som en "åttabarnspappa", presenterades som en man som hade skapat något helt nytt (en giftfri elektrolyt) och som redan var i samtal för att sälja sin idé. Samtidigt har ämnet aluminium-luftceller utvecklats i flera år.

Men låt oss börja från början:

innehållsförteckning

• Luftbatterier i aluminium - Lev snabbt, dö ung
  • Tesla Model 3 Long Range med 1+ km räckvidd? Kan göras
  • Alcoa och Phinergy aluminium/luftbatterier - fortfarande engångsbruk men genomtänkt
  • Sammanfattning eller varför vi kritiserade Daily Mail

Aluminium-luftbatterier använder reaktionen av aluminium med syre- och vattenmolekyler. I en kemisk reaktion (formler finns på Wikipedia) bildas aluminiumhydroxid, och metallen kombineras så småningom med syre för att bilda aluminiumoxid. Spänningen sjunker ganska snabbt, och när all metall har reagerat slutar cellen att fungera. Till skillnad från litiumjonbatterier, Luft-till-luft-celler kan inte laddas eller återanvändas..

De är av engångstyp.

Ja, det här är ett problem, men celler har en mycket viktig funktion: gigantisk densitet av ackumulerad energi i förhållande till massa. Detta uppgår till 8 kWh/kg. Samtidigt är den nuvarande nivån för de bästa litiumjoncellerna 0,3 kWh/kg.

Tesla Model 3 Long Range med 1+ km räckvidd? Kan göras

Låt oss titta på dessa siffror: 0,3 kWh/kg för de bästa moderna litiumcellerna kontra 8 kWh/kg för aluminiumceller - litium är nästan 27 gånger värre! Även om vi betänker att aluminium-luftbatterier i experiment nådde en densitet på "bara" 1,3 kWh/kg (källa), är detta fortfarande mer än fyra gånger bättre än litiumceller!

Så du behöver inte vara en bra kalkylator för att räkna ut det med Al-air Tesla Model 3 Long Range-batteri kommer den att nå nästan 1 km på batteri istället för nuvarande 730 km för litiumjon. Detta är inte mycket mindre än från Warszawa till Rom, och mindre än från Warszawa till Paris, Genève eller London!

Tyvärr, med litiumjonceller, efter att ha kört 500 kilometer med en Tesla, kopplar vi in ​​den i laddaren under den tid som bilen föreslagit och går vidare. Vid användning av Al-air-celler måste föraren gå till en station där batteriet måste bytas. Eller dess individuella moduler.

Och även om aluminium är billigt som ett element, måste man förbereda elementet från grunden varje gång effektivt motverka vinsterna från högre intervall. Korrosion av aluminium är också ett problem som uppstår även när batteriet inte används, men detta problem har lösts genom att förvara elektrolyten i en separat behållare och pumpa ut den när aluminium-luftbatteriet behövs.

Phinergy kom på detta:

Alcoa och Phinergy aluminium/luftbatterier - fortfarande engångsbruk men genomtänkt

Luftbatterier är redo att användas kommersiell ja, de används till och med i militära tillämpningar. De skapades av Alcoa i samarbete med Phinergy. I dessa system är elektrolyten i en separat behållare, och de individuella cellerna är plattor (patroner) som sätts in i sina fack ovanifrån. Det ser ut som:

Flygbatteri (aluminium-luft) från det israeliska företaget Alcoa. Notera röret på sidan av Alcoas elektrolytpump (c)

Start av batteriet görs genom att pumpa elektrolyt genom rören (troligen genom gravitation, eftersom batteriet fungerar som backup). För att ladda batteriet tar du bort de använda patronerna från batteriet och sätter i nya.

På så sätt kommer ägaren av bilen att ta med sig det tunga systemet för att använda det en dag om det behövs. Och när laddningsbehov uppstår ska fordonet bytas ut av en lämpligt kvalificerad person.

Jämfört med litiumjonceller inkluderar fördelarna med aluminium-luftceller låga produktionskostnader, inget behov av kobolt och minskade koldioxidutsläpp under produktionen. Nackdelen är engångsanvändningen och behovet av att återvinna använda patroner:

Sammanfattning eller varför vi kritiserade Daily Mail

Bränsleceller av aluminium-luft (Al-air) finns redan, används ibland och har bearbetats ganska intensivt de senaste tio åren. Men på grund av den ökande energitätheten hos litiumjonceller och möjligheten till upprepad laddning har ämnet bleknat - speciellt inom bilindustrin, där det är en svindlande uppgift att regelbundet byta ut miljontals batterier..

Vi misstänker att uppfinnaren som profilerats av Daily Mail förmodligen inte hittat på någonting, utan istället konstruerat aluminium-luftcellen själv. Om han, som han beskriver, drack elektrolyt under demonstrationer, måste han ha använt rent vatten för detta ändamål:

> Pappa till åtta uppfann 2 km batteri? Mmm, ja, men nej :) [Daily Mail]

Det största problemet med aluminium-luftbatterier är inte att de inte finns – de finns. Problemet med dem är engångskostnader och höga ersättningskostnader. Att investera i en sådan cell kommer förr eller senare att förlora ekonomisk mening jämfört med litiumjonbatterier, eftersom "laddning" kräver ett verkstadsbesök och en kunnig arbetare.

Det finns cirka 22 miljoner bilar i Polen. Enligt det polska centralstatistikkontoret (GUS) reser vi i genomsnitt 12,1 tusen kilometer per år. Så om vi antar att luftbatterierna i aluminium kommer att bytas ut i genomsnitt var 1 kilometer (för en förenklad beräkning), kommer var och en av dessa bilar att behöva besöka garaget 210 gånger om året. Var och en av dessa bilar besökte verkstaden i genomsnitt var tionde dag.

603 bilar väntar på batterier VARJE DAG., även på söndagar! Men en sådan ersättning kräver att man suger ut elektrolyten, byter ut moduler, kontrollerar allt detta. Någon kommer också att behöva samla in dessa begagnade moduler från hela landet för att bearbeta dem senare.

Förstår du nu var vår kritik kommer ifrån?

Redaktionell anmärkning www.elektrowoz.pl: Den tidigare nämnda Daily Mail-artikeln säger att detta är en "bränslecell" och inte ett "batteri". Men för att vara ärlig bör det tilläggas att "bränsleceller" omfattas av definitionen av "batteri" som gäller i Polen. (se till exempel HÄR). Men medan ett aluminium-luftbatteri kan (och bör) kallas en bränslecell, kan ett litiumjonbatteri inte kallas det.

En bränslecell fungerar enligt principen om ämnen som tillförs utifrån, ofta inklusive syre, som reagerar med ett annat grundämne för att bilda en förening och frigöra energi. Således är oxidationsreaktionen långsammare än förbränning, men snabbare än normal korrosion. För att vända processen krävs oftast en helt annan typ av enhet.

Å andra sidan, i ett litiumjonbatteri rör sig jonerna mellan elektroderna, så det sker ingen oxidation.

Not 2 från redaktören för www.elektrowoz.pl: undertiteln "lev intensivt, dö ung" är hämtad från en av studierna om detta ämne. Vi gillar det eftersom det beskriver detaljerna hos luftceller i aluminium.

Detta kan intressera dig: