Зарядно за телефона вкъщи, зарядно за телефона в колата, зарядно в офиса, преносима батерия и дребно кабелче с разнокалибрени USB портове, адаптер за контакта при пътуване извън Европа…. Дотегнало ни е от постоянното дундуркане на вечно недостатъчните батерии на телефоните ни. Но няма как.

Всъщност има.

Батериите, които след не много време ще захранват телефоните и всичката ни носима електроника, няма да ни подлудяват с постоянната нужда да ги обгрижваме. Те ще могат да работят дни наред при големи натоварвания. Ще могат да се зареждат за броени минути. А, да – и ще имат ужасно много цикли на зареждане и разреждане. На всичкото отгоре ще са толкова малки, че ще са с размера на нокът.

Чудото на графена

Графеновите батерии са фаворити, когато става дума за батериите на бъдещето. Подобен по атомна структура на графита, който сме виждали в моливите, графенът има свойства, които не се срещат при което и да е друго съединение. Той е 200 пъти по-здрав от стоманата, над милион пъти по-тънък от човешкия косъм и е силно проводящ.

Слой графен - един от най-обещаващите материали за батерии

Графенът – въглероден слой с дебелина точно един атом – вече е прочут като мембрана за обезсоляване на вода. Този материал има и изключителна здравина. Той обаче е една от най-големите надежди за революция при батериите за всякакви устройства, които се нуждаят от съхранение на енергия.

Освен, че е смайващо здрав, графенът може много добре да съхранява енергия. Наскоро изследователи от университета Суинбърн в Австралия създадоха прототип на батерия, която може да се зарежда за няколко минути и да бъде използвана отново и отново хиляди пъти, без да губи ефективността си. До момента в лабораторните тестове на учените не е установена каквато и да е деградация на материала в процеса на използването му.

Изследователите, открили графена – носители на Нобелова награда за това откритие от 2010 година – вярват, че графенът представлява най-големият напредък в технологиите за батерии до момента.

Най-хубавото е, че този чуден материал вече прекрачи прага на лабораториите в научно-изследователските институти. Първите експериментални графенови батерии, произведени от частна компания, вече са факт: испанската фирма Graphenano казва, че адаптирана за кола като Tesla Model S, нейната графенова полимерна батерия може да осигури пробег до 1013 км.

Батерии с борофен

Наскоро изследователски екип от Научно-техническия университет на Хонконг се зае обстойно да изследва възможността за създаване на батерии на база „борофен“ – синтетичен материал, който представлява 2D лист от елемента бор (B) – и неговото приложение като материал за натриеви батерии. Анализът е базиран на сложни изчисления.

Кристали боракс - от тях се добива елементът Бор, който може да се окаже важен за бъдещите батерии

В тези красиви кристали се крие ключът към една от най-ефективните бъдещи батерии. Снимка: Rock Currier, CC-BY 3.0

Те сочат, че материалът може да се ползва за направата на аноди в батериите при хиляда пъти по-добра производителност от който и да е конвенционален аноден материал. Прогнозата на учените е, че този материал може да революционализира капацитета на натриевите батерии. Въпросният „борофен“ обещава добра електронна проводимост и стабилнoст при множество цикли на работа.

Съхранение на енергия чрез морска вода?!

На мнозина не им се вярва, но и морската вода може да захранва електронни устройства. Учени от Националания институт за наука и технологии Улсан (UNIST) в Южна Корея разработват именно такъв вид акумулатор.

wave-1215449_960_720

Само преди година никой нямаше да посмее да си представи, че това, в което се къпем с удоволствие всяко лято, може да съхранява енергия, за да я използваме тогава, когато имаме нужда.

Всъщност, става дума за „натриево-въздушна“ батерия. В нея морска вода служи като отличен католит – катод и електролит, съчетани в едно. В доклад, публикуван в списанието „Приложни матерали и интерфейси“ корейците споделиха неотдавна, че „постоянният приток на морска вода в и от батерията осигурява натриевите йони … отговорни за получаването на заряд“.

Измерванията досега показват, че батерията с морската вода достига средно напрежение при разреждане, равняващо се на 2,7 волта.

Акумулатори от… стъкло
glass-ball-1762017_960_720

Рядко му отдаваме заслуженото признание, но е факт: вездесъщото стъкло току-виж се окаже един от най-забележителните материали на всички времена. Наред с прозорци, чаши и витрини то вече има роля и в съхранението на енергия.

Един професор от Университета в Айова твърди, че стъклото е голямата истина за батериите на бъдещето. Носещ името Стив Мартин, той се забавлява досущ като известния си съименник от филмовия екран, но не във филми, а в лабораторията – изследва използването на стъкло като електролит за батерии. Стив Мартин смята, че то може да направи акумулторните системи хем по-безопасни, хем по-мощни. Крайната му цел е разработването на нова, изцяло твърдотелна батерия. Тази разработка е голям, тригодишен проект, финансиран от американското министерство на енергетиката.

Според Мартин често използваните органични течни електролити в литиево-йонните батерии са проблем. Те са химически реактивни, могат лесно да изтекат и да се подпалят. В своите изследвания Мартин е установил, че твърдото стъкло може да бъде евтин, високопроиводителен, безопасен и стабилен електролит за литиево-йонни батерии.

Ако проектът му постигне успех, може да се окаже, че ще презареждаме своите устройства веднъж в седмицата, вместо всеки ден.

Диамантени системи за съхранение

diamond-123338_960_720-2Британски изследователи неотдавна откриха начин да превръщат ядрени отпадъци в дълготрайни батерии с помощта на диаманти. Екип от физици и химици от университета в Бристол се е заел да развие нова технология, която може да превърне тонове проблематични „суровини“ от атомните електроцентрали в „лабораторно отгледани диамантени батерии“, способни да генерират електроенергия. Подобно на скъпоценните камъни, на които са базирани, тези батерии ще могат да траят практически вечно.

Е, за тях ще трябва да почакаме малко повечко, отколкото за графеновите батерии.

Батерии от бактерии

Акумулаторна батерия, направена от бактерии, разработиха наскоро изследователите Сам Моленаар и колегите му от Университета във Вагенинген и Ветсус (Холандия). Те са съчетали две микробни енергийни системи. Първата използва бактерии за образуване на ацетат чрез електричество. Втората преобразува произведения ацетат обратно в ток.

bacteria-106583_960_720

Изследователите са успели да заредят бактерийната батерия – в продължение на 16 часа – и използвали заряда от нея в следващите 8 часа. Това може да изглежда смешно на фона на днешните батерии, но перспективата бактерии да захранват електронните ни устройства разкрива цели нови светове пред дигиталните технологии.

Обещанието на суперкондензаторите

Батерия, която издържа в продължение на много дни, а се зарежда само за няколко секунди, е създадена от изследователи от Университета на Централна Флорида. Акумулаторното чудо е създадено от супер кондензатори, които могат да съхраняват голямо количество енергия.

University-of-Central-Florida-Battery-Tech-Cell-Phone

Миниатюрна, зареждаща се за секунди и издържаща седмица – не я ли искате в телефона си веднага?!

Технологията на суперкондензаторите се слави като една от най-обещаващите в света на системите за натрупване на енергия. Предимството на технологията е в това, че се зареждат и разреждат много бързо и не губят своите възможности за съхранение с течение на времето. Единственото предизвикателство пред учените остава незадоволителната енергийна плътност на суперкондензаторите.

Разработката от Флорида изглежда като тънък лист гъвкав метал с размерите на нокът. Това чудо може да захранва телефони, смарт часовници и дори електрически превозни средства.

Българска керамична батерия
ceramic-battery-cell-1

Керамичната батерия изглежда миниатюрна в ръцете на проф. Лаков, но вече грабна вниманието на производителите на електромобили. Явно е една от най-обещаващите технологии за съхранение на енергия.

Е, оказа се, че има и българска следа в глобалния марш към по-добрите батерии на бъдещето.

Керамична батерия, която може да се зарежда бързо и да осигурява дълготрайна работа, разработва български научен екип от БАН. Акумулаторът от керамика ще се нуждае от около 1 час за зареждане. Той ще може да работи без нужда от охлаждане, казва проф. Любен Лаков от Института по металознание, съоръжения и технологии „Акад. Ангел Балевски“ при БАН.

Най-хубавото е, че керамичната батерия е супер компактна: прототипната версия е с големината на монета от 20 стотинки, а ако се мащабира до размера на кутия чай, тя би могла да захранва електрическа кола за 500 км пробег.