ไม่ต้องการแบตเตอรี่ที่ทำจากหิน? เรากำลังอยู่ในการปฏิวัติครั้งใหม่ในด้านของแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้หรือไม่? เกี่ยวกับทั้งหมดนี้ในวันนี้
ทั่วโลกมีการแข่งขันกันมานานแล้วเพื่อให้บรรลุถึงประสิทธิภาพสูงสุดที่เป็นไปได้ของสิ่งที่เรียกว่าพลังงานสีเขียว แหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ไม่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกสู่ชั้นบรรยากาศคืออนาคตของอารยธรรมของเราซึ่งไม่มีใครสงสัย นี่ไม่ใช่แค่ความฝันอีกต่อไป แต่เป็นความต้องการของวันนี้ นักวิทยาศาสตร์ส่งเสียงเตือนมากขึ้นเรื่อยๆ กระตุ้นให้เราประหยัดไฟฟ้าและพยายามใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพที่สุด
ที่น่าสนใจเช่นกัน: ทบทวน Motorola Edge 40: "คุ้มเงิน" แบบเดียวกัน
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่มีประสิทธิภาพอีกต่อไป
อุปกรณ์ส่วนใหญ่ทำงานโดยใช้แบตเตอรี่หรือ แบตเตอรี่ตั้งแต่เครื่องเล่น Walkman รุ่นเก่าไปจนถึงสมาร์ทโฟนรุ่นล่าสุดหรือรถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้เทคโนโลยีลิเธียมไอออน (Li-ion) มีการใช้เป็นเวลาหลายปีในเครื่องใช้ไฟฟ้าและอุปกรณ์เทคโนโลยีส่วนใหญ่ แม้ว่าจะไม่ได้ประหยัดพลังงานและทนทานมากนัก นอกจากนี้การกำจัดเมื่อเวลาผ่านไปกลายเป็นปัญหาที่แท้จริงสำหรับสถานการณ์ทางนิเวศวิทยาของสิ่งแวดล้อมของเรา
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีวางอยู่เกือบทุกที่ เนื่องจากมีราคาถูกและมีประสิทธิภาพสูง เนื่องจากราคาของแบตเตอรี่เหล่านี้ลดลงอย่างมากในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา แบตเตอรี่เหล่านี้จึงกลายเป็นทางเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานในระยะยาวเพียงเพราะมีอยู่มากมาย ทุกวันนี้ แบตเตอรี่เหล่านี้มีต้นทุนที่ต่ำและความหนาแน่นของพลังงานที่เพิ่มขึ้น ไม่ใช่ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี แต่ผ่านการเพิ่มประสิทธิภาพทางวิศวกรรมที่เรียบง่ายและต่อเนื่องของวิธีการผลิต เครื่องมือ และประสิทธิภาพ
อย่างไรก็ตาม ด้วยการพัฒนาวิธีการและเทคโนโลยีใหม่ๆ ในการผลิตไฟฟ้า ความต้องการวิธีการจัดเก็บที่มีประสิทธิภาพจึงเพิ่มขึ้น ในระดับเล็ก ๆ ไม่มีปัญหากับสิ่งนี้ - วิธีแก้ปัญหาคือแบตเตอรี่และตัวสะสมประเภทต่าง ๆ ซึ่งเป็นองค์ประกอบของความเป็นจริงที่ชัดเจนพอ ๆ กับไฟฟ้า
พวกมันถูกใช้เพื่อจ่ายไฟให้กับโทรศัพท์, ไฟประเภทต่างๆ, ครั้งหนึ่งพวกมันจำเป็นต้องใช้ไฟฉายหรือเครื่องเล่นเพลง แม้ว่าตอนนี้สิ่งเหล่านี้ทั้งหมดจะอยู่ในสมาร์ทโฟนของเราแล้วก็ตาม แต่คุณจะเก็บพลังงานที่จำเป็นสำหรับจ่ายพลังงานให้กับทั้งครัวเรือนได้อย่างไร ปรากฎว่าแบตเตอรี่มีประโยชน์ในกรณีนี้เช่นกัน แน่นอนว่าเราไม่ได้พูดถึงแบตเตอรี่ประเภท "นิ้ว" ยอดนิยมที่มีจำหน่ายในร้านค้า แต่เกี่ยวกับอุปกรณ์ใหม่ทั้งหมดซึ่งเป็นความสำเร็จทางวิศวกรรมที่น่าตื่นเต้นในตัวมันเอง
มีการวิจัยมานานแล้วเพื่อพัฒนาแบตเตอรี่ใหม่ที่สามารถแข่งขันกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในด้านประสิทธิภาพ ต้นทุน และความทนทาน
เทคโนโลยีใหม่เหล่านี้หลายอย่างไม่ได้ใหม่ทั้งหมด โดยพื้นฐานแล้ว พวกมันทำงานคล้ายกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แต่ใช้วัสดุต่างกัน ต่อไปนี้คือตัวอย่างบางส่วนของเทคโนโลยีที่น่าสนใจที่สุดที่สามารถปฏิวัติวงการกักเก็บพลังงานได้ในไม่ช้า
อ่าน: 7 สุดยอดการใช้งาน ChatGPT
แบตเตอรี่โซลิดสเตต
แบตเตอรี่ประเภทนี้ไม่เหมือนแบตเตอรี่ชนิดอื่น ไม่ใช้อิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของเหลวหรือเจล แต่เป็นรูปแบบของแข็ง อิเล็กโทรไลต์ดังกล่าวมักจะอยู่ในรูปของเซรามิก แก้ว โพลิเมอร์หรือซัลไฟต์ แบตเตอรี่โซลิดสเตตมีประสิทธิภาพมากกว่าเนื่องจากให้พลังงานมากกว่าในขนาดที่เท่ากันกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน พวกเขามีศักยภาพสูงโดยเฉพาะในด้านการขับเคลื่อนยานยนต์ไฟฟ้า
แบตเตอรี่โซลิดสเตตมีศักยภาพในการแก้ปัญหาส่วนใหญ่ตามรายการด้านบนด้วยแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในปัจจุบัน แบตเตอรี่สถานะของแข็งแก้วสามารถมีความหนาแน่นของพลังงานเป็นสามเท่าโดยใช้แอโนดโลหะอัลคาไล (ลิเธียม โซเดียม หรือโพแทสเซียม) ซึ่งเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานของแคโทดและให้อายุการใช้งานที่ยาวนาน อิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งถือว่าไม่ติดไฟหรืออย่างน้อยก็ทนต่อการติดไฟได้เอง ลักษณะที่ไม่ติดไฟของแบตเตอรี่โซลิดสเตตยังช่วยลดความเสี่ยงของความร้อนสูงเกินไป ช่วยให้เซลล์ถูกบรรจุอย่างแน่นหนามากขึ้น ซึ่งจะเป็นการเพิ่มความยืดหยุ่นในการออกแบบและความหนาแน่นของก้อน
ความหวังสูงสำหรับแบตเตอรี่เหล่านี้เกี่ยวข้องกับข้อเท็จจริงที่ว่าสามารถใช้งานได้นานกว่ามาก และนี่คือข้อดีอย่างมากในโลกปัจจุบัน
อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันแบตเตอรี่โซลิดสเตตยังมีความพร้อมด้านเทคโนโลยีในระดับต่ำ และการวิจัยพื้นฐานยังดำเนินอยู่ ทำให้เกิดความไม่แน่นอนและความกังวลเกี่ยวกับต้นทุนการผลิตที่สูงและความสามารถในการขยายขนาด ความท้าทายยังเป็นการนำอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งเข้าสู่กระบวนการที่เข้ากันได้กับแนวทางการผลิตสมัยใหม่ ซึ่งไม่ควรส่งผลกระทบต่อความทนทานหรือต้นทุนของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย และนอกจากนี้ยังเพิ่มประโยชน์ เช่น พลังงานและความหนาแน่นของพลังงานที่ดีขึ้น ความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้น และปริมาณงานที่สูงขึ้น . .
อ่าน: ฉันทดสอบและสัมภาษณ์แชทบอทของ Bing
แบตเตอรี่ลิเธียมซัลเฟอร์
แบตเตอรี่ลิเธียมซัลเฟอร์ (Li-S) (อย่าสับสนกับ "ลิเธียม-ซัลเฟอร์" - แบตเตอรี่นิรันดร์เหล่านี้เป็นเชื้อเพลิงจากข้อพิพาทของชาวยูเครน) เริ่มได้รับการพัฒนาและวิจัยตั้งแต่ทศวรรษที่ 60 ของศตวรรษที่ผ่านมาเพื่อเป็นอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพสำหรับ เก็บพลังงานโดยใช้ปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีที่ผันกลับได้ แม้จะมีการพัฒนาอย่างรวดเร็วและการนำเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (LIB) ไปใช้ในเชิงพาณิชย์ แต่ก็ไม่มีความก้าวหน้าใดที่ประสบความสำเร็จในการแก้ปัญหาความท้าทายทางเทคนิคที่สำคัญที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนต้องเผชิญในทศวรรษต่อๆ ไป ดังนั้นในช่วงทศวรรษที่ 2000 แบตเตอรี่ Li-S จึงได้รับความสนใจอย่างมากจากนักพัฒนาซอฟต์แวร์ เนื่องจากข้อดีคือ ต้นทุนต่ำ และพลังงานเฉพาะทางทฤษฎีที่สูง ตัวบ่งชี้เหล่านี้สูงกว่าคุณสมบัติของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในปัจจุบันเกือบ 3 เท่า ต้นทุนต่ำและมีปริมาณกำมะถันสูง (เช่น วัสดุแคโทดที่ใช้งานอยู่) ทำให้แบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์มีความน่าสนใจมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน เนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่าแบตเตอรี่ชนิดหลังใช้วัสดุสำคัญ เช่น โคบอลต์และนิกเกิลในการผลิตแคโทด
และในแบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์ แคโทดซึ่งเป็นหนึ่งในสองอิเล็กโทรดในแบตเตอรี่จะทำจากกำมะถัน องค์ประกอบนี้มีความสมดุลมากกว่านิกเกิลและโคบอลต์แบบดั้งเดิม แบตเตอรี่ดังกล่าวมีประสิทธิภาพมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน เห็นได้ชัดว่าสิ่งนี้สามารถนำไปสู่ระยะทางที่ยาวขึ้นของรถยนต์ที่จะใช้งาน เราสามารถพูดได้ว่าข้อได้เปรียบที่สำคัญของแบตเตอรี่เหล่านี้คือกำมะถันเป็นวัตถุดิบที่มีราคาไม่แพงและแพร่หลาย ในขณะเดียวกัน กระบวนการผลิตแบตเตอรี่ดังกล่าวก็คล้ายคลึงกันมากกับกระบวนการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ซึ่งหมายความว่าสามารถใช้อุปกรณ์และกำลังการผลิตเดียวกันในการผลิตได้
ข้อดีอีกอย่างของแบตเตอรี่ประเภทนี้คือใช้พลังงานในการผลิตน้อยลงเกือบ 25% คุณลักษณะทั้งหมดนี้ทำให้การผลิตแบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์มีกำไรมาก
การพัฒนาเป็นไปอย่างเต็มรูปแบบแล้ว บริษัท Lyten ประสบความสำเร็จอย่างมากในด้านนี้ มีแพลตฟอร์มแบตเตอรี่ LytCell EV ทั้งหมดอยู่แล้ว บริษัทกล่าวว่าแบตเตอรี่มีราคาถูกและปลอดภัยกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในปัจจุบัน และสามารถนำไปใช้กับรถยนต์ไฟฟ้าที่ผลิตจำนวนมากในสหรัฐฯ ภายในกลางทศวรรษนี้
ที่น่าสนใจเช่นกัน: Google Bard AI: ทุกสิ่งที่คุณต้องรู้
แบตเตอรี่ไอรอนแอร์
แบตเตอรี่ชนิดนี้ทำงานบนพื้นฐานของกระบวนการออกซิเดชั่นของเหล็กโดยใช้อากาศ ในกระบวนการอัดประจุใหม่ สารออกซิไดซ์จะถูกเปลี่ยนกลับเป็นเหล็กในกระบวนการที่เรียกว่าปฏิกิริยาออกซิเดชันย้อนกลับ คาดว่าแบตเตอรี่ไอรอนแอร์จะแพร่หลายในอนาคตอันใกล้ สาเหตุหลักเป็นเพราะสามารถกักเก็บพลังงานได้นานกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเกือบ 25 เท่า
เนื่องจากมีปริมาณสำรองทั้งเหล็กและอากาศจำนวนมาก แบตเตอรี่ดังกล่าวจึงมีราคาต่ำกว่ามากอย่างแน่นอน ตามการประมาณราคาอาจต่ำกว่าแบตเตอรี่ที่มีอยู่ประมาณ 10 เท่า! น่าเสียดายที่แบตเตอรี่ดังกล่าวมีข้อเสียเปรียบที่สำคัญประการหนึ่ง - เนื่องจากอัตราการเกิดออกซิเดชันของเหล็กที่ช้า การชาร์จแบตเตอรี่อาจใช้เวลานาน
บริษัทสตาร์ทอัพ Form Energy ซึ่งก่อตั้งขึ้นบนพื้นฐานของสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ที่มีชื่อเสียง กำลังประสบความสำเร็จในการพัฒนาแบตเตอรี่ไอรอนแอร์ นักพัฒนากล่าวว่าแบตเตอรี่ Form Energy มีราคาถูกกว่าลิเธียมถึงสิบเท่าและใช้เหล็กซึ่งมีอยู่มากมายในโลก ในขณะเดียวกัน แบตเตอรี่ไอรอนแอร์มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมและยังปลอดภัยกว่าเนื่องจากไม่ติดไฟ
ข้อเสียเพียงอย่างเดียวที่เห็นในขณะนี้คือแบตเตอรี่เหล่านี้ชาร์จช้า ทำให้เป็นตัวเลือกที่ทำงานได้น้อยกว่าแบตเตอรี่ลิเธียม เช่น ในกรณีของแล็ปท็อปหรือสมาร์ทโฟน ในทางกลับกัน พวกมันเป็นโซลูชันที่ยอดเยี่ยมสำหรับการจัดเก็บพลังงานที่ระดับของโครงข่ายไฟฟ้าของประเทศ เนื่องจากสามารถจัดเก็บพลังงานได้นานถึง 100 ชั่วโมง ซึ่งนานกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมมาก ซึ่งอยู่ได้นานถึงหกชั่วโมง ด้วยวิธีนี้พวกเขาสามารถอำนวยความสะดวกในการรวมสวนพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่และฟาร์มกังหันลม
ที่น่าสนใจเช่นกัน: ปรากฎการณ์ฟ้าใส บริการแบบไหน อยู่ได้นานไหม?
แบตเตอรี่ที่มีหินบด
อีกตัวอย่างที่น่าสนใจของแบตเตอรี่ชนิดใหม่คือแบตเตอรี่ที่เก็บความร้อนแทนไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น บริษัท Brenmiller Energy ของอิสราเอลกำลังดำเนินการโดยใช้วัสดุทางเลือก เช่น หิน เพื่อเก็บพลังงานความร้อน ตั้งแต่ปี 2012 Brenmiller Energy ได้ใช้หินบดก่อนสำหรับการผลิตและจากนั้นสำหรับการจัดเก็บพลังงานความร้อน ในทางกลับกัน เทคโนโลยีดังกล่าวสามารถนำไปใช้เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ เช่น ในอุตสาหกรรม
น่าสนใจ แนวคิดของการใช้หินบดเพื่อเก็บพลังงานไม่ใช่เรื่องใหม่ทั้งหมด NASA ซึ่งมีเทคโนโลยีใหม่ๆ ให้เครดิตมากมาย ได้ทดสอบเทคโนโลยีการเก็บพลังงานความร้อนตั้งแต่ช่วงทศวรรษที่เจ็ดสิบของศตวรรษที่แล้ว แบตเตอรี่ที่ผลิตโดยบริษัทอิสราเอลแตกต่างจากแบตเตอรี่ทั่วไปตรงที่ใช้พลังงานในการผลิตไอน้ำ น้ำร้อน หรือลมร้อน Brenmiller Energy กล่าวว่าโรงงานของบริษัทที่เรียกว่า Tempo จะสามารถเก็บพลังงานได้มากถึง 35 MWh ผลิตไอน้ำได้มากถึง 14 ตันต่อชั่วโมง
นี่เป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับเศรษฐกิจของอิสราเอล ซึ่งมากถึงร้อยละ 45 ของการปล่อยที่เกี่ยวข้องกับพลังงานทั้งหมดมาจากภาคความร้อนในภาคอุตสาหกรรม โครงการนี้เป็นการแทนที่หม้อไอน้ำที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลแบบดั้งเดิม
ความเป็นจริงใหม่ต้องการโซลูชันใหม่ การปรากฏตัวของแบตเตอรี่ประเภทใหม่จะนำไปสู่การพัฒนาเทคโนโลยีในด้านการประหยัดพลังงาน บางทีในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า แล็ปท็อปหรือสมาร์ทโฟนของคุณไม่จำเป็นต้องชาร์จทุกวันอีกต่อไป เพราะมันใช้งานได้นานถึงหนึ่งเดือนหรืออาจถึงหนึ่งปีต่อการชาร์จหนึ่งครั้ง และในขณะเดียวกัน แบตเตอรี่ชนิดใหม่นี้นอกจากจะช่วยประหยัดพลังงานแล้ว ยังช่วยรักษาสิ่งแวดล้อมอีกด้วย
ที่น่าสนใจเช่นกัน: