لقد أدرجت المذكرة السابقة بإيجاز الطرق المختلفة للتراكم، أي تراكم الطاقة والحفاظ عليها. نظرًا للنطاق المحدود لمقالة واحدة، فقد تبين أن المراجعة كانت سطحية إلى حد ما. ولعل السؤال الرئيسي الذي ظل خارج نطاق تلك المقالة يمكن صياغته على النحو التالي: "ما هي طريقة تخزين الطاقة الأفضل في حالة معينة؟" على سبيل المثال، ما هي طريقة تخزين الطاقة التي يجب أن أختارها لمنزل خاص أو كوخ مجهز بتركيبات الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح؟ ومن الواضح أنه في هذه الحالة لن يقوم أحد ببناء محطة تخزين كبيرة للضخ، ولكن من الممكن تركيب خزان كبير يرفعه إلى ارتفاع 10 أمتار. ولكن هل سيكون مثل هذا التثبيت كافياً للحفاظ على مصدر طاقة ثابت في غياب الشمس؟

للإجابة على الأسئلة المطروحة، من الضروري وضع بعض المعايير لتقييم البطاريات التي ستسمح لنا بالحصول على تقييمات موضوعية. وللقيام بذلك، عليك أن تأخذ في الاعتبار معلمات محرك الأقراص المختلفة التي تسمح لك بالحصول على تقديرات رقمية.

القدرة أو تهمة المتراكمة؟

عند الحديث أو الكتابة عن بطاريات السيارات، غالبًا ما يذكرون قيمة تسمى سعة البطارية ويتم التعبير عنها بالأمبير-ساعة (بالنسبة للبطاريات الصغيرة - بالمللي أمبير-ساعة). لكن، بالمعنى الدقيق للكلمة، فإن الأمبير-ساعة ليست وحدة للسعة. في النظرية الكهربائية، يتم قياس السعة بالفاراد. أمبير ساعة هي وحدة القياس تكلفة! أي أنه ينبغي مراعاة خصائص البطارية (وتسمى كذلك) تهمة المتراكمة.

في الفيزياء، تقاس الشحنة بالكولوم. الكولوم هو كمية الشحنة التي تمر عبر موصل عند تيار مقداره 1 أمبير في ثانية واحدة. وبما أن 1 C/s يساوي 1 A، فمن خلال تحويل الساعات إلى ثوانٍ، نجد أن أمبير ساعة واحد يساوي 3600 درجة مئوية.

وتجدر الإشارة إلى أنه حتى من تعريف الكولوم فمن الواضح أن الشحنة تميز عملية معينة، وهي عملية مرور التيار عبر الموصل. نفس الشيء يتبع أيضًا اسم كمية أخرى: أمبير ساعة واحدة هو عندما يتدفق تيار أمبير واحد عبر موصل لمدة ساعة.

للوهلة الأولى، قد يبدو أن هناك نوعا من التناقض هنا. بعد كل شيء، إذا كنا نتحدث عن الحفاظ على الطاقة، فيجب قياس الطاقة المتراكمة في أي بطارية بالجول، لأن الجول في الفيزياء هي وحدة قياس الطاقة. لكن دعونا نتذكر أن التيار في الموصل يحدث فقط عندما يكون هناك فرق محتمل في نهايات الموصل، أي أنه يتم تطبيق الجهد على الموصل. إذا كان الجهد عند أطراف البطارية هو 1 فولت وتتدفق شحنة قدرها أمبير ساعة واحدة عبر الموصل، نجد أن البطارية قد قدمت 1 فولت · 1 آه = 1 وات ساعة من الطاقة.

وبالتالي، فيما يتعلق بالبطاريات فمن الأصح الحديث عنها الطاقة المتراكمة (الطاقة المخزنة)أو عن تهمة المتراكمة (المخزنة).. ومع ذلك، وبما أن مصطلح “سعة البطارية” منتشر على نطاق واسع وأكثر دراية إلى حد ما، فسوف نستخدمه، ولكن مع بعض التوضيح، أي أننا سنتحدث عن قدرة الطاقة.

قدرة الطاقة- الطاقة المنبعثة من البطارية المشحونة بالكامل عند تفريغها إلى أدنى قيمة مسموح بها.

باستخدام هذا المفهوم، سنحاول حساب ومقارنة سعة الطاقة لأنواع مختلفة من أجهزة تخزين الطاقة تقريبًا.

سعة الطاقة للبطاريات الكيميائية

إن البطارية الكهربائية المشحونة بالكامل بسعة (شحنة) محددة قدرها 1 آه قادرة نظريًا على توصيل 1 أمبير من التيار لمدة ساعة واحدة (أو، على سبيل المثال، 10 أمبير لمدة 0.1 ساعة، أو 0.1 أمبير لمدة 10 ساعات). لكن الكثير من تيار تفريغ البطارية يؤدي إلى توصيل طاقة أقل كفاءة، مما يقلل بشكل غير خطي من الوقت الذي تعمل فيه مع هذا التيار ويمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة. عمليًا، يتم حساب سعة البطارية بناءً على دورة تفريغ مدتها 20 ساعة حتى الجهد النهائي. بالنسبة لبطاريات السيارات، فهي 10.8 فولت. على سبيل المثال، النقش الموجود على ملصق البطارية "55 آه" يعني أنها قادرة على توصيل تيار قدره 2.75 أمبير لمدة 20 ساعة، ولن ينخفض ​​الجهد عند الأطراف عن 10.8 بوصة .

غالبًا ما يشير مصنعو البطاريات في المواصفات الفنية لمنتجاتهم إلى الطاقة المخزنة بـ Wh (Wh)، بدلاً من الشحنة المخزنة بـ mAh (mAh)، وهو أمر غير صحيح بشكل عام. إن حساب الطاقة المخزنة من الشحنة المخزنة ليس بالأمر السهل في الحالة العامة: فهو يتطلب تكامل الطاقة اللحظية التي توفرها البطارية طوال فترة تفريغها. إذا لم تكن هناك حاجة إلى دقة أكبر، فبدلاً من التكامل، يمكنك استخدام متوسط ​​قيم الجهد والاستهلاك الحالي واستخدام الصيغة:

1 وات = 1 فولت 1 آه. أي أن الطاقة المخزنة (في هل) يساوي تقريبًا منتج الشحنة المخزنة (في آه) إلى متوسط ​​الجهد (v فولتاش): ه = س · ش. على سبيل المثال، إذا كانت السعة (بالمعنى المعتاد) لبطارية 12 فولت هي 60 آه، فإن الطاقة المخزنة، أي سعة الطاقة الخاصة بها، ستكون 720 واط ساعة.

سعة الطاقة لأجهزة تخزين طاقة الجاذبية

في أي كتاب مدرسي للفيزياء، يمكنك أن تقرأ أن الشغل A الذي تؤديه بعض القوة F عند رفع جسم كتلته m إلى ارتفاع h يتم حسابه بواسطة الصيغة A = m · g · h، حيث g هو تسارع الجاذبية. تحدث هذه الصيغة عندما يتحرك الجسم ببطء ويمكن إهمال قوى الاحتكاك. العمل ضد الجاذبية لا يعتمد على كيفية رفع الجسم: عموديًا (مثل الوزن على الساعة)، أو على طول مستوى مائل (كما هو الحال عند سحب مزلجة إلى أعلى الجبل) أو بأي طريقة أخرى. وفي جميع الأحوال يكون الشغل A = m · g · h . عند خفض الجسم إلى مستواه الأصلي، ستنتج قوة الجاذبية نفس الشغل الذي بذلته القوة F لرفع الجسم. وهذا يعني أنه عند رفع جسم ما، قمنا بتخزين عمل يساوي m · g · h، أي أن الجسم المرفوع لديه طاقة مساوية لحاصل ضرب قوة الجاذبية المؤثرة على هذا الجسم والارتفاع الذي تم رفعه إليه. ولا تعتمد هذه الطاقة على المسار الذي تم الارتفاع من خلاله، بل يتم تحديدها فقط من خلال وضع الجسم (الارتفاع الذي يتم الارتفاع إليه أو اختلاف الارتفاعات بين الوضع الأولي والنهائي للجسم) وهي تسمى الطاقة المحتملة.

باستخدام هذه الصيغة، دعونا نقدر سعة الطاقة لكتلة من الماء يتم ضخها في خزان بسعة 1000 لتر، مرفوع 10 أمتار فوق مستوى سطح الأرض (أو مستوى توربين مولد الهيدروجين). نفترض أن الخزان له شكل مكعب طول ضلعه 1 متر، ومن ثم، وفقًا للصيغة الموجودة في كتاب لاندسبيرج، A = 1000 كجم (9.8 م/ث2) 10.5 م = 102900 كجم م2/ث2. لكن 1 كجم م 2 / ث 2 يساوي 1 جول، وعند تحويله إلى وات ساعة، نحصل على 28.583 وات ساعة فقط. أي أنه للحصول على قدرة طاقة تعادل قدرة البطارية الكهربائية التقليدية البالغة 720 واط/ساعة، فإنك تحتاج إلى زيادة حجم الماء في الخزان بمقدار 25.2 مرة. يجب أن يكون طول ضلع الخزان حوالي 3 أمتار. وفي الوقت نفسه، ستكون قدرتها على الطاقة تساوي 845 واط / ساعة. وهذا أكبر من سعة بطارية واحدة، لكن حجم التثبيت أكبر بكثير من حجم بطارية السيارة التقليدية المصنوعة من الرصاص والزنك. تشير هذه المقارنة إلى أنه من المنطقي عدم النظر في الطاقة المخزنة في نظام معين - الطاقة في حد ذاتها، ولكن فيما يتعلق بكتلة أو حجم النظام المعني.

قدرة الطاقة المحددة

لذلك توصلنا إلى استنتاج مفاده أنه من المستحسن ربط سعة الطاقة بكتلة أو حجم جهاز التخزين، أو الناقل نفسه، على سبيل المثال، الماء المسكوب في الخزان. ويمكن النظر في مؤشرين من هذا النوع.

كثافة الطاقة النوعية للكتلةسنسمي سعة الطاقة لجهاز التخزين مقسومة على كتلة جهاز التخزين هذا.

كثافة الطاقة النوعية الحجميةسنسمي سعة الطاقة لجهاز التخزين مقسومة على حجم جهاز التخزين هذا.

مثال. بطارية الرصاص الحمضية Panasonic LC-X1265P، المصممة بقوة 12 فولت، تبلغ شحنتها 65 أمبير/ساعة، وتزن 20 كجم. والأبعاد (LxWxH) 350 · 166 · 175 ملم. مدة الخدمة عند t = 20 C هي 10 سنوات. وبالتالي، ستكون كثافة الطاقة النوعية للكتلة 65 12 / 20 = 39 واط ساعة لكل كيلوغرام، وستكون كثافة الطاقة النوعية الحجمية 65 12 / (3.5 1.66 1.75) = 76.7 واط ساعة لكل ديسيمتر مكعب أو 0.0767 كيلو واط ساعة لكل مكعب متر.

بالنسبة لجهاز تخزين طاقة الجاذبية المعتمد على خزان مياه بحجم 1000 لتر، والذي تمت مناقشته في القسم السابق، ستكون كثافة طاقة الكتلة المحددة فقط 28.583 وات/ساعة/1000 كجم = 0.0286 وات/كجم، وهو أقل بـ 1363 مرة من كثافة الطاقة الجماعية لبطارية الرصاص والزنك. وعلى الرغم من أن عمر خدمة خزان الجاذبية قد يكون أطول بكثير، فمن الناحية العملية، يبدو الخزان أقل جاذبية من البطارية.

دعونا نلقي نظرة على بعض الأمثلة الإضافية لأجهزة تخزين الطاقة ونقيم كثافة الطاقة المحددة الخاصة بها.

قدرة الطاقة للمراكم الحرارية

السعة الحرارية هي كمية الحرارة التي يمتصها الجسم عند تسخينه بمقدار 1 درجة مئوية. اعتمادًا على الوحدة الكمية التي تنتمي إليها السعة الحرارية، يتم التمييز بين السعة الحرارية الكتلية والحجمية والمولية.

السعة الحرارية النوعية للكتلة، وتسمى أيضًا السعة الحرارية النوعية، هي كمية الحرارة التي يجب توفيرها لكل وحدة كتلة من المادة لتسخينها لكل وحدة درجة حرارة. في النظام الدولي للوحدات يتم قياسه بالجول مقسومًا على كيلوجرام لكل كلفن (J كجم −1 K −1).

السعة الحرارية الحجمية هي كمية الحرارة التي يجب توفيرها لوحدة حجم المادة لتسخينها لكل وحدة درجة حرارة. في النظام الدولي للوحدات يتم قياسه بالجول لكل متر مكعب لكل كلفن (J m −3 K −1).

السعة الحرارية المولية هي كمية الحرارة التي يجب توفيرها إلى 1 مول من المادة لتسخينها لكل وحدة درجة حرارة. في النظام الدولي للوحدات يتم قياسه بالجول لكل مول لكل كلفن (J/(mol K)).

المول هو وحدة قياس لكمية المادة في النظام الدولي للوحدات. المول هو كمية المادة الموجودة في نظام يحتوي على نفس عدد العناصر الهيكلية الموجودة في ذرات الكربون 12 التي يبلغ وزنها 0.012 كجم.

تتأثر السعة الحرارية المحددة بدرجة حرارة المادة والمعلمات الديناميكية الحرارية الأخرى. على سبيل المثال، قياس السعة الحرارية النوعية للماء سيعطي نتائج مختلفة عند 20 درجة مئوية و60 درجة مئوية. بالإضافة إلى ذلك، تعتمد السعة الحرارية المحددة على كيفية السماح بتغيير المعلمات الديناميكية الحرارية للمادة (الضغط والحجم وما إلى ذلك)؛ على سبيل المثال، تختلف السعة الحرارية المحددة عند الضغط الثابت (CP) وعند الحجم الثابت (CV) بشكل عام.

يكون انتقال المادة من حالة تجميع إلى أخرى مصحوبًا بتغير مفاجئ في السعة الحرارية عند نقطة تحول محددة لدرجة الحرارة لكل مادة - نقطة الانصهار (انتقال المادة الصلبة إلى سائل)، نقطة الغليان (انتقال مادة صلبة إلى سائلة) السائل إلى غاز) وبالتالي درجات حرارة التحولات العكسية: التجميد والتكثيف .

يتم ذكر السعات الحرارية النوعية للعديد من المواد في الكتب المرجعية، عادةً لعملية تحت ضغط ثابت. على سبيل المثال، السعة الحرارية النوعية للماء السائل في الظروف العادية هي 4200 جول/(كجم كلفن)؛ الجليد - 2100 جول/(كجم ك).

بناء على البيانات المقدمة، يمكنك محاولة تقدير السعة الحرارية لمراكم حرارة الماء (ملخص). لنفترض أن كتلة الماء فيه 1000 كجم (لتر). نقوم بتسخينه إلى 80 درجة مئوية ونتركه ينطلق من الحرارة حتى يبرد إلى 30 درجة مئوية. إذا كنت لا تهتم بحقيقة أن السعة الحرارية تختلف عند درجات حرارة مختلفة، فيمكننا أن نفترض أن مجمع الحرارة سوف يعطي 4200 * 1000 * 50 جول من الحرارة. أي أن سعة الطاقة لمجمع الحرارة هذا تبلغ 210 ميجاجول أو 58.333 كيلووات/ساعة من الطاقة.

وإذا قارنا هذه القيمة مع شحنة الطاقة لبطارية السيارة التقليدية (720 واط/ساعة)، نرى أن سعة الطاقة للمراكم الحرارية المعنية تساوي سعة الطاقة لحوالي 810 بطاريات كهربائية.

كثافة الطاقة النوعية لمجمع الحرارة هذا (حتى بدون الأخذ بعين الاعتبار كتلة الوعاء الذي سيتم تخزين الماء الساخن فيه بالفعل وكتلة العزل الحراري) ستكون 58.3 كيلووات ساعة/1000 كجم = 58.3 وات ساعة/كجم. وتبين أن هذا بالفعل أكبر من كثافة الطاقة الجماعية لبطارية الرصاص والزنك، أي ما يعادل، كما تم حسابه أعلاه، 39 واط ساعة/كجم.

وفقًا للحسابات التقريبية، يمكن مقارنة مركم الحرارة ببطارية السيارة التقليدية من حيث سعة الطاقة النوعية الحجمية، نظرًا لأن كيلوغرام من الماء يمثل ديسيمترًا من الحجم، وبالتالي فإن سعة الطاقة النوعية الحجمية تساوي أيضًا 76.7 واط ساعة/كجم، وهو ما يتطابق تمامًا مع السعة الحرارية النوعية الحجمية لبطارية الرصاص الحمضية. صحيح، في حساب المجمع الحراري، أخذنا في الاعتبار فقط حجم الماء، على الرغم من أنه سيكون من الضروري أيضًا مراعاة حجم الخزان والعزل الحراري. ولكن على أية حال، فإن الخسارة لن تكون كبيرة كما هو الحال بالنسبة لجهاز تخزين الجاذبية.

أنواع أخرى من أجهزة تخزين الطاقة

في المقالة " نظرة عامة على أجهزة تخزين الطاقة (المراكم)"يتم تقديم حسابات كثافة الطاقة المحددة لبعض أجهزة تخزين الطاقة الأخرى. دعونا نستعير بعض الأمثلة من هناك

تخزين المكثفات

مع سعة مكثف تبلغ 1 فهرنهايت وجهد 250 فولت، ستكون الطاقة المخزنة: E = CU 2 /2 = 1 ∙ 250 2 /2 = 31.25 كيلوجول ~ 8.69 وات ساعة. إذا كنت تستخدم المكثفات الإلكتروليتية، فيمكن أن يصل وزنها إلى 120 كجم. الطاقة النوعية لجهاز التخزين هي 0.26 كيلوجول/كجم أو 0.072 واط/كجم. أثناء التشغيل، يمكن لمحرك الأقراص توفير حمولة لا تزيد عن 9 واط لمدة ساعة. يمكن أن يصل عمر خدمة المكثفات الإلكتروليتية إلى 20 عامًا. من حيث كثافة الطاقة، فإن الأيونات قريبة من البطاريات الكيميائية. المزايا: يمكن استخدام الطاقة المتراكمة خلال فترة زمنية قصيرة.

المراكم من نوع محرك الجاذبية

أولاً، نرفع جسمًا وزنه 2000 كجم إلى ارتفاع 5 أمتار، ثم يتم إنزال الجسم تحت تأثير الجاذبية، مع تدوير المولد الكهربائي. E = mgh ~ 2000 ∙ 10 ∙ 5 = 100 كيلو جول ~ 27.8 واط ساعة. قدرة الطاقة المحددة 0.0138 واط ساعة / كجم. أثناء التشغيل، يمكن لمحرك الأقراص توفير حمولة لا تزيد عن 28 واط لمدة ساعة. يمكن أن تصل مدة خدمة محرك الأقراص إلى 20 عامًا أو أكثر.

المزايا: يمكن استخدام الطاقة المتراكمة خلال فترة زمنية قصيرة.

دولاب الموازنة

يمكن إيجاد الطاقة المخزنة في دولاب الموازنة باستخدام الصيغة E = 0.5 J w 2، حيث J هي لحظة القصور الذاتي للجسم الدوار. لأسطوانة نصف قطرها R وارتفاعها H:

J = 0.5 ص ص ص 4 ح

حيث r هي كثافة المادة التي صنعت منها الاسطوانة.

الحد من السرعة الخطية عند محيط دولاب الموازنة V كحد أقصى (حوالي 200 م/ث للصلب).

V max = w max R أو w max = V max /R

ثم E max = 0.5 J w 2 max = 0.25 p r R 2 H V 2 max = 0.25 M V 2 max

الطاقة المحددة ستكون: E max /M = 0.25 V 2 max

بالنسبة للحدافة الأسطوانية الفولاذية، يبلغ الحد الأقصى لمحتوى الطاقة النوعي حوالي 10 كيلوجول/كجم. بالنسبة لدولاب الموازنة الذي يبلغ وزنه 100 كجم (R = 0.2 م، H = 0.1 م)، يمكن أن يكون الحد الأقصى للطاقة المتراكمة 0.25 ∙ 3.14 ∙ 8000 ∙ 0.2 2 ∙ 0.1 ∙ 200 2 ~ 1 ميجا جول ~ 0.278 كيلو واط ساعة. أثناء التشغيل، يمكن لمحرك الأقراص توفير حمولة لا تزيد عن 280 واط لمدة ساعة. يمكن أن يصل عمر خدمة دولاب الموازنة إلى 20 عامًا أو أكثر. المزايا: يمكن استخدام الطاقة المتراكمة لفترة قصيرة من الزمن، ويمكن تحسين الأداء بشكل ملحوظ.

حذافة فائقة

نظرًا لميزات تصميمها، يمكن للحذافة الفائقة، على عكس الحذافات التقليدية، تخزين ما يصل إلى 500 واط ساعة لكل كيلوغرام من الوزن نظريًا. ومع ذلك، لسبب ما توقف تطوير الحذافات الفائقة.

تراكم هوائي

يتم ضخ الهواء تحت ضغط 50 ضغط جوي إلى خزان فولاذي بسعة 1 م3. ولتحمل هذا الضغط، يجب أن يبلغ سمك جدران الخزان حوالي 5 مم. يتم استخدام الهواء المضغوط للقيام بهذا العمل. في عملية متساوية الحرارة، يتم تحديد الشغل A الذي يؤديه الغاز المثالي أثناء التمدد في الغلاف الجوي بالصيغة:

أ = (م / م) ∙ ص ∙ تي ∙ ln (V 2 / V 1)

حيث M هي كتلة الغاز، m هي الكتلة المولية للغاز، R هو ثابت الغاز العالمي، T هي درجة الحرارة المطلقة، V 1 هو الحجم الأولي للغاز، V 2 هو الحجم النهائي للغاز . مع الأخذ في الاعتبار معادلة الحالة للغاز المثالي (P 1 ∙ V 1 = P 2 ∙ V 2) لهذا التنفيذ لجهاز التخزين V 2 / V 1 = 50، R = 8.31 J/(mol deg)، T = 293 0 ك، م/ م ~ 50: 0.0224 ~ 2232، عمل الغاز أثناء التمدد 2232 ∙ 8.31 ∙ 293 ∙ ln 50 ~ 20 ميجا جول ~ 5.56 كيلو وات · ساعة لكل دورة. كتلة محرك الأقراص حوالي 250 كجم. ستكون الطاقة المحددة 80 كيلو جول / كجم. أثناء التشغيل، يمكن لجهاز التخزين الهوائي توفير حمولة لا تزيد عن 5.5 كيلو واط لمدة ساعة. يمكن أن تصل مدة خدمة المجمع الهوائي إلى 20 عامًا أو أكثر.

المزايا: يمكن وضع خزان التخزين تحت الأرض، ويمكن استخدام أسطوانات الغاز القياسية بالكمية المطلوبة مع المعدات المناسبة كخزان، عند استخدام محرك الرياح، يمكن للأخير أن يقود مضخة الضاغط مباشرة، وهناك عدد كبير إلى حد ما من الأجهزة التي تستخدم طاقة الهواء المضغوط بشكل مباشر.

جدول مقارنة لبعض أجهزة تخزين الطاقة

دعونا نلخص جميع القيم المذكورة أعلاه لمعلمات تخزين الطاقة في جدول ملخص. لكن أولاً، دعونا نلاحظ أن كثافة الطاقة المحددة تسمح لنا بمقارنة أجهزة التخزين بالوقود التقليدي.

السمة الرئيسية للوقود هي حرارة احتراقه، أي. كمية الحرارة المنبعثة أثناء الاحتراق الكامل. يتم التمييز بين حرارة الاحتراق النوعية (MJ/kg) والحرارة الحجمية (MJ/m3). تحويل MJ إلى كيلوواط ساعة نحصل عليها.

ايكيا تتقدم على الجميع هنا أيضًا، وباناسونيك Eneloop ليست باهظة الثمن على الإطلاق إذا اشتريتها عبر الإنترنت، كما أن فوجيتسو، التي يتم إنتاجها في نفس المصنع باستخدام نفس التكنولوجيا، أرخص.

بالنسبة لمعظم البطاريات، تشير الشركات المصنعة إلى 1000 دورة شحن وتفريغ؛ ولا تشير بعض الشركات المصنعة إلى عدد الدورات على الإطلاق (Camelion، Turnigy، GP، Varta). تحتوي بعض البطاريات على 500 دورة مضمونة فقط (IKEA LADDA 2000 LSD، Energizer PreCharged 2400، Panasonic Eneloop Pro 2450 LSD، Fujitsu 2550 LSD، IKEA LADDA 750 LSD، Energizer PreCharged 800، Panasonic 750 LSD، Fujitsu 900 LSD، Panasonic Eneloop Pro 900 إل إس دي) .
بالنسبة إلى AA Panasonic Eneloop 1900 LSD، وAAA Panasonic Eneloop 750 LSD، وAA Fujitsu 1900 LSD، وAAA Fujitsu 800 LSD، يضمن المصنعون 2100 دورة.
يتم ضمان الحد الأقصى لعدد الدورات وهو 3000 لبطاريات AA Panasonic Eneloop Lite 950 LSD وبطاريات AAA Panasonic Eneloop Lite 550 LSD ذات السعة المنخفضة.

الاستنتاجات:

1. الحد الأقصى للسعة التي يمكن تحقيقها لبطاريات AA NiMh هي 2550 مللي أمبير في الساعة، لبطاريات AAA - 1060 مللي أمبير في الساعة. جميع البطاريات التي تبلغ سعتها 2600 أو 2700 أو 2800 مللي أمبير أو أكثر تتمتع في الواقع بسعة أقل.
2. تتمتع جميع بطاريات AA من الشركات المصنعة المعروفة من 950 مللي أمبير إلى 2450 مللي أمبير بقدرة فعلية لا تقل عن 97% من السعة المشار إليها، وجميع بطاريات AAA من الشركات المصنعة المعروفة من 550 مللي أمبير إلى 1100 مللي أمبير في الساعة تتمتع بقدرة فعلية تبلغ ما لا يقل عن 94٪ من واحد المشار إليه.
3. بطاريات NiMh، على عكس البطاريات، لا تقلل تقريبًا من كمية الطاقة التي يتم توصيلها عند تيارات التفريغ العالية.
4. بطاريات LSD لا تختلف تقريبًا عن البطاريات العادية. كلاهما يخسر 4-20% من الرسوم شهريًا.
5. عادة ما تكون بطاريات LSD الجديدة مشحونة بنسبة 70%.

يمكن الاطلاع على جميع المعلومات حول البطاريات التي تم اختبارها في ملف Excel: http://nadezhin.ru/lj/ljfiles/accu_ammo1.xls. توجد بيانات عن اختبار جميع نسخ البطاريات، والقدرة بالواط/ساعة، والوزن والجهد الأولي، والرموز الشريطية، وأسعار الجملة والتجزئة بالروبل، والأسعار بالدولار واليورو، وبلدان المنشأ، ونتائج جميع الاختبارات، بما في ذلك السعة بعد أسبوع. وشهر للتخزين.

يمكن تنزيل صور عبوات جميع البطاريات في أرشيف واحد: http://nadezhin.ru/lj/ljfiles/accu.rar

تم توفير البطاريات للاختبار من قبل الشركات المصنعة والمتاجر:

Ansmann، Duracell، Energizer، Varta، Robiton، GP، Panasonic - شركة البيع بالجملة Source Batterys http://www.istochnik.ru
Camelion، Duracell، Energizer - شركة البيع بالجملة لأنظمة وتقنيات الطاقة http://e-s-t.ru
ايكيا - من ايكيا http://www.ikea.ru
Navigator، Panasonic، Varta - بواسطة فريق البطارية http://batteryteam.ru
كوزموس - مجموعة شركات "كوزموس" http://kosmos.ru
فوجيتسو - المكتب التمثيلي الروسي لشركة فوجيتسو http://fujitsu-battery.ru
مها باوركس، إيميديون، فوجيتسو، باناسونيك إنيلوب - متجر على الإنترنت http://ru.nkon.nl
Turnigy - متجر HobbyKing الإلكتروني http://www.hobbyking.com

قضيت أربعة أشهر في الاختبار وثلاثة أيام في كتابة هذا المقال. أتمنى أن تجد هذا مفيدا.

© 2015، أليكسي ناديجين

أكتب في مدونتي عن التكنولوجيا كل يوم. أقوم بإجراء الاختبارات، وإجراء المراجعات، وتبادل الخبرات، والتحدث عن كل أنواع الأشياء المثيرة للاهتمام. أقوم أيضًا بإعداد تقارير من أماكن مثيرة للاهتمام، ونشر ملاحظات حول الموسيقى والسينما والأحداث المثيرة للاهتمام. تذكر العناوين القصيرة لمدونتي: Blog1.rf وBlog1rf.ru.

أقوم أيضًا باختبار مصابيح LED، وشاهد جميع نتائج اختباراتي على LampTest.ru

إنه مالك iPhone نادر لا يقوم بشحن الهاتف الذكي أثناء العمل النشط في المساء. والأكثر من ذلك، أن معظم الأجهزة التنافسية ذات المستوى المماثل تعاني أيضًا من البرامج المتعطشة للطاقة وضعف سعة البطارية. غالبًا ما يأتي المقبس أو ولاعة السجائر لإنقاذ المستخدمين الذين يهدرون مللي أمبير، ولكن هناك مواقف عندما لا يتبقى سوى أنت وiPhone والمؤشر الأحمر الذي يهدد بقطع الطاقة عن الجهاز. في مثل هذه الحالات بالتحديد تم اختراع ما يسمى ببنوك الطاقة، وهي جاهزة لتزويد الطاقة للمعدات في أي وقت. قررنا مساعدة المشترين المحتملين في اختيارهم والتخلص منهم سبع من البطاريات الخارجية عالية الجودة، تتميز بتجميع وتصميم ووزن عالي الجودة ومعايير أخرى.

لقد أظهرت الممارسة أنه يجب عليك الوثوق فقط بالمصنعين ذوي العلامات التجارية للملحقات قيد المراجعة، نظرًا لأن السوق الصينية لا تجتذب سوى 100000 مللي أمبير مقابل 2-3 آلاف روبل، ولكن في الواقع يحصل المستلم على صناديق مليئة بالمسامير أو نقص البطاريات نفسها بالداخل، يمكن لعدد منها شحن جهاز iPhone مرة ونصف على الأكثر. الأهم من ذلك أن العلامة التجارية توفر سعة حقيقية تسمح لك بحساب عدد مرات الشحن الكاملة للجهاز بشكل أو بآخر. لذلك، لا يوجد مصنعي الحرف اليدوية، فقط العلامات التجارية الجليلة!

مي باور بانك بسعة 16000 مللي أمبير

تفتتح شركة صينية مشهورة إلى حد ما عرضًا للبطاريات الخارجية شاومى. وكانت قوتها كافية لـ 3 خزانات طاقة بسعة 5000 و 10400 و 16000 مللي أمبير. نظرًا لتفاصيل المادة، سنأخذ الإصدار الأقصى. يعد الموقع الرسمي بخمس عمليات شحن كاملة لجهاز iPhone 6، الذي تم تصميم بطاريته بسعة 1810 مللي أمبير. باستخدام هذه البيانات، يمكنك التكيف بسهولة مع الأجهزة الأخرى، ومعرفة قدرتها.

خارجيا مي باور بانكيبدو متواضعًا وأنيقًا للغاية، حتى أنك تشعر بأن جوني إيف لم يضيع وقتًا في رحلة عمل صينية. إنه يشبه جهاز تحكم عن بعد صغير من الألومنيوم من تلفزيون قديم قليلاً، فقط وزنه 350 جرام وغياب الأزرار في الأعلى يكشف عنه. ولكن يوجد مفتاح طاقة كبير واحد، بجانب مؤشرات شحن البطارية الخارجية، ومدخل USB صغير للاتصال بمصدر الطاقة، ومخرجين USB مسؤولان عن إخراج أجهزتك من حالة الموت.

مثل هذا الضوء والمدمج والمتوفر بمجموعة متنوعة من الألوان وبنك الطاقة الواسع له عيب واحد فقط - وهذا ليس السعر الذي، بالمناسبة، لا يتجاوز مستوى 2000 روبل! إنهم يحبون تزوير بطارية Mi، لذلك تتحول عملية الشراء إلى يانصيب، ولكن لحسن الحظ، حتى التجار المحليين أعدوا عروضًا بأسعار معقولة جدًا.

أنكر الجيل الثاني استرو E5 16000 مللي أمبير

من بنات أفكار لا يختلف بشكل خاص في الحجم عن Mi Power Bank أنكرإنها بالفعل تجذب المشتري ظاهريًا بعلبة سوداء أنيقة بها مؤشرات "مندمجة" تشير إلى امتلاء البطارية. كفاءة أنكر الجيل الثاني استرو E5كما أنه يوفر أيضًا وجود حقيبة حمل، والتي يمكنك من خلالها إثارة فضول الآخرين الذين يربطون كلمة "مرساة" حصريًا بالمثبتات والمسامير.

سيوفر إصدار E5 المزود بسعة 16000 مللي أمبير في الساعة 6.2 شحنًا كاملاً لجهاز iPhone 6 (1810 مللي أمبير في الساعة)، و1.3 شحنًا كاملاً لجهاز iPad Air (8850 مللي أمبير في الساعة)، وما إلى ذلك. قدرات الطاقة متطابقة إلى حد ما مع Mi. بالمناسبة، هل أقنعت نفسك بالفعل أنه لا يتم استهلاك السعة المعلنة بالكامل، بل يتم استهلاك حجم أصغر بكثير؟ يعتمد عدد الشحنات الكاملة على عدة عوامل سنناقشها في مقال منفصل. هذه ليست عملية احتيال من قبل الشركة المصنعة، ولكنها تفاصيل تقنية، لذلك لا تقلق وتابع القراءة.

ميزة مثيرة للاهتمام لهذه البطارية هي شحن IQ. هذا الخيار الحصري، وفقا للمطورين، يتعرف بسرعة على الجهاز الذي يعمل بالطاقة ويملأ البطارية. تم تجهيز كلا مخرجي USB بهذه التقنية. بينهما يوجد Micro USB منطقيًا لشحن Astro E5 نفسه. يوجد بالجوار ضوء إشارة يضيء عند تشغيله. والمفتاح الموجود على جانب العلبة هو المسؤول عن إدخالها. يؤدي الضغط عليه لفترة قصيرة إلى عرض كمية المللي أمبير المتبقية في بنك الطاقة، بينما يؤدي الضغط القوي إلى تشغيل الجهاز وإيقاف تشغيله.

هنا يمكنك العثور على خطأ في اتساخ العلبة التي تحب جمع بصمات الأصابع بشكل أسوأ من Touch ID. في كل شيء آخر، بذلت Anker قصارى جهدها: المظهر العصري، وبطاريات LG، وشحن IQ المزدوج، وسعر 40 دولارًا. لا تستطيع أمازون تنظيم التسليم إلى روسيا، لكن الخدمات الوسيطة ستأتي للإنقاذ، القادرة على نقل الطرود عبر المحيط حتى مقابل 10 دولارات.

راف باور اكستريم 23000 ملي امبير

توفر المطاعم حصصًا للمجموعات الكبيرة، وفي عالم البطاريات الخارجية يوجد ذلك راف باور اكستريم 23000 ملي امبير. إنه كبير بحد ذاته - فهو بالكاد يصل إلى حجم جهاز iPad mini، لكن يمكنك فهمه: حتى الكمبيوتر المحمول يمكن إطعامه بمثل هذا الجهاز الضخم! يتم شحن iPhone 6 بالكامل 8.2 مرة، ويتم شحن iPad Air - 1.68 مرة. لتوزيع الطاقة، يوجد منفذا USB ومخرجان بديلان، حيث يتم توصيل مجموعة كاملة من المحولات المضمنة في المجموعة.

يتم وضع ما يقرب من 600 جرام من الليثيوم في علبة سرية للغاية، حيث يمكن رؤية مفتاح التشغيل وشاشة صغيرة تظهر الشحن الحالي لـ RAVPower Xtreme بوضوح. ليست هناك حاجة للتخمين بواسطة الأضواء - فالجهاز يعطي نسبًا مئوية واضحة ولا يخدع رأسك.

سيتعين عليك إنفاق 99 دولارًا على بنك الطاقة هذا. حالة التسليم هي نفسها بالنسبة لمنتج Anker. تحتاج إلى استخدام خدمات الوسطاء.

UNU Ultrapak Tour 10000 مللي أمبير

اتضح أنه يمكنك جذب الجمهور ليس فقط من خلال القدرة أو التصميم أو إمكانية الوصول المجنونة! جولة جامعة الأمم المتحدة Ultrapakظهر كنوع من الاستثناء للقاعدة، حيث تميز بشحن نفسه بسرعة عالية. نعم، نعم، لقد فهمت بشكل صحيح، يمكن لهذه البطارية الخارجية تجديد احتياطيات الطاقة الخاصة بها في حوالي ساعة ونصف. تقوم بعض المنتجات المقلدة الصينية بشحن جهاز iPhone واحد خلال هذا الوقت، ولكن هنا – ما يصل إلى 10000 مللي أمبير في الساعة.

وفي الوقت نفسه، تُعلم بطارية الجيب المستخدم بالتفصيل عن التقدم المحرز في تجديد الصناديق من خلال شاشة عرض موجودة على السطح. فهو لا يعرض النسب المئوية فحسب، بل يعرض أيضًا وقت الانتهاء. لا يمكننا أن نقول أي شيء عن الدقة، لأن هذا لا يتم الكشف عنه إلا من خلال الممارسة.

مثل جيرانه في الاختيار، يحتوي UNU Ultrapak على منفذي USB بسعة 1 و2.1 أمبير، مُجهزين لجهاز iPhone وiPad والأدوات الذكية الأخرى. لم يكلف المطورون عناء كتابة مؤشرات محددة وأشاروا فقط إلى أن الهواتف الذكية ستعيد 400-500٪ من الشحن، وأجهزة الفابلت - 300-400٪، والأجهزة اللوحية - 80-120٪. أنت تدرك أن كل هذه الأجهزة يمكن أن تختلف بشكل جذري في كل من سعة الأجهزة وكفاءة الطاقة، لذا فإن وضعها في سطر واحد هو أمر غبي. كما نترك هذه النقطة للتجربة والخطأ.

حسنًا، عليك أن تدفع مقابل السرعة. على وجه التحديد، 99 دولارًا. لا يوجد تسليم إلى روسيا، نوصي بالاتصال بوسيط.

اي ووك اكستريم تريو 10000 ملي امبير

نواصل تحديد نقاط القوة في العروض المثيرة للاهتمام في سوق بنوك الطاقة. حتى هذه اللحظة، لم يتم ذكر الكابلات المدمجة مطلقًا. في آي ووك إكستريم تريويتم خياطة موصلات Lightning وMicroUSB بشكل مريح، مما يسمح لك بنسيان "الأربطة" الإضافية. في الواقع، تم تصميم التصميم الهرمي غير العادي بذكاء شديد لدرجة أنه يخفي مقصورات الكابلات تحت جسمه. إنهم لا يبرزون، ولا يعيقون الطريق، ويكونون دائمًا في متناول اليد في اللحظة المناسبة.

الجهاز رقيق وخفيف (400 جرام). قام المهندسون أيضًا بإزالة جميع الموصلات الضرورية من العرض: في النهاية ستجد USB واحدًا يوزع سرعة عالية 2.4 أمبير، وزر "تشغيل/إيقاف" ومدخل Micro USB قياسي لتجديد احتياطيات الطاقة للبطارية الخارجية. تتناسب الشاشة المصغرة بشكل جيد مع المفهوم المحلي وتعرض بدقة نسبة الشحن والجهد وعدد الأمبيرات التي يوفرها iWalk Extreme.

كلا الطرازين بالأبيض والأسود يكلفان نفس السعر 79 دولارًا. ليست رخيصة كما نود، ولكن مقابل هذا المبلغ لن تحصل على 10000 مللي أمبير فقط: سلكين، ومظهر لافت للنظر، وشاشة عرض، ونهج إبداعي للتغليف - إنه مبرر تمامًا. نعتقد أننا لن نفاجئ أحدًا إذا قلنا أن التسليم إلى الاتحاد الروسي لا يتم مباشرة عبر أمازون.

Limefuel Blast L240X PRO 24000 مللي أمبير

لقد كتبنا عن الرقي وهذا يكفي. انفجار الوقود الجيري L240X PRO- البطارية الخارجية الأكثر سعة من مجموعتنا المختارة. وبدون تزويد المشترين المحتملين بأي معلومات تتعلق بمدة شحن الأجهزة المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، فإن الجهاز له أرقام كبيرة. 24000 مللي أمبير تلهم الثقة! خاصة عندما تفكر في أن تكلفة هذه البطارية المحمولة أقل من تكلفة جهاز iWalk Extreme mod – 69.99 دولارًا مقابل 79 دولارًا. لقد دفعت هناك مقابل حلول التصميم، ولكن هنا مقابل mAh، والتي تتناسب مع غلاف عادي مع توهج أخضر.

بالإضافة إلى ذلك، يوجد صندوق الطاقة الحيوية هذا في 4 منافذ إخراج USB لمشاركتها مع الأصدقاء. بالمناسبة، الشحن السريع عند 2.4 أمبير موجود هنا أيضًا. والباقي قياسي: Micro USB و"المصباح الكهربائي" ومؤشر السعة الخضراء.

نيتيف يونيون جامب 800 مللي أمبير

في النهاية، قررنا أن نمنحك استراحة قصيرة من mAh الهائلة ونسخر منا ببطارية خارجية غير عادية، والتي تشتهر ليس بقدرتها، ولكن بصغر حجمها. قفزة الاتحاد الأصليليس مجرد صندوق لسماعات الآيفون! يتمتع بقدرة 800 مللي أمبير في الساعة لإبقاء هاتفك الذكي واقفا على قدميه لبعض الوقت على الأقل، وميزة مثيرة للاهتمام مع كابل Lightning المدمج.

في كل عام، يتزايد بشكل مطرد عدد الأجهزة في العالم التي تعمل بالبطاريات القابلة لإعادة الشحن. ليس سراً أن الحلقة الأضعف في الأجهزة الحديثة هي البطاريات. ويجب إعادة شحنها بانتظام؛ فهي لا تتمتع بهذه السعة الكبيرة. تجعل البطاريات الموجودة من الصعب على الكمبيوتر اللوحي أو الكمبيوتر المحمول العمل بشكل مستقل لعدة أيام.

ولذلك، يبحث مصنعو السيارات الكهربائية والأجهزة اللوحية والهواتف الذكية الآن عن طرق لتخزين كميات كبيرة من الطاقة في أحجام أصغر حجمًا من البطارية نفسها. على الرغم من اختلاف متطلبات بطاريات السيارات الكهربائية والأجهزة المحمولة، إلا أنه من السهل رسم أوجه التشابه بينهما. وعلى وجه الخصوص، تعمل السيارة الكهربائية الشهيرة Tesla Roadster ببطارية ليثيوم أيون مصممة خصيصًا لأجهزة الكمبيوتر المحمولة. صحيح أنه لتوفير الكهرباء لسيارة رياضية، كان على المهندسين استخدام أكثر من ستة آلاف من هذه البطاريات في وقت واحد.

سواء كنا نتحدث عن السيارات الكهربائية أو الأجهزة المحمولة، فإن المتطلبات العالمية لبطارية المستقبل واضحة - يجب أن تكون أصغر حجمًا وأخف وزنًا وتخزن طاقة أكبر بكثير. وما هي التطورات الواعدة في هذا المجال التي يمكن أن تلبي هذه المتطلبات؟

بطاريات ليثيوم أيون وليثيوم بوليمر

بطارية الكاميرا ليثيوم أيون

اليوم، تُستخدم بطاريات الليثيوم أيون والليثيوم بوليمر على نطاق واسع في الأجهزة المحمولة. أما بطاريات الليثيوم أيون (Li-Ion) فقد تم إنتاجها منذ أوائل التسعينيات. ميزتها الرئيسية هي كثافة طاقة عالية إلى حد ما، أي القدرة على تخزين كمية معينة من الطاقة لكل وحدة كتلة. بالإضافة إلى ذلك، فإن هذه البطاريات ليس لها "تأثير الذاكرة" سيئ السمعة ولها تفريغ ذاتي منخفض نسبيًا.

استخدام الليثيوم له ما يبرره تماما، لأن هذا العنصر لديه إمكانات كهروكيميائية عالية. عيب جميع بطاريات الليثيوم أيون، والتي يوجد منها بالفعل عدد كبير من الأنواع، هو الشيخوخة السريعة إلى حد ما للبطارية، أي انخفاض حاد في الأداء أثناء التخزين أو الاستخدام طويل الأمد للبطارية. وبالإضافة إلى ذلك، يبدو أن القدرة الاستيعابية لبطاريات الليثيوم أيون الحديثة قد استنفدت تقريبًا.

التطوير الإضافي لتكنولوجيا الليثيوم أيون هو مصادر طاقة الليثيوم بوليمر (Li-Pol). يستخدمون مادة صلبة بدلاً من المنحل بالكهرباء السائل. بالمقارنة مع سابقتها، تتمتع بطاريات الليثيوم بوليمر بكثافة طاقة أعلى. بالإضافة إلى ذلك، أصبح من الممكن الآن إنتاج البطاريات بأي شكل تقريبًا (تتطلب تقنية أيون الليثيوم فقط شكل علبة أسطواني أو مستطيل). هذه البطاريات لها أبعاد صغيرة، مما يسمح باستخدامها بنجاح في الأجهزة المحمولة المختلفة.

ومع ذلك، فإن ظهور بطاريات الليثيوم بوليمر لم يغير الوضع بشكل جذري، خاصة وأن هذه البطاريات غير قادرة على توفير تيارات تفريغ كبيرة، ولا تزال قدرتها المحددة غير كافية لإنقاذ البشرية من الحاجة إلى إعادة شحن الأجهزة المحمولة باستمرار. بالإضافة إلى ذلك، فإن بطاريات الليثيوم بوليمر متقلبة للغاية في التشغيل؛

تقنيات واعدة

في السنوات الأخيرة، عمل العلماء والباحثون في مختلف البلدان بنشاط على إنشاء تقنيات بطاريات أكثر تقدمًا يمكنها أن تحل محل التقنيات الحالية في المستقبل القريب. وفي هذا الصدد، يمكن تحديد العديد من المجالات الواعدة:

— بطاريات الليثيوم والكبريت (Li-S)

تعد بطارية الليثيوم-الكبريت تقنية واعدة؛ حيث تبلغ كثافة الطاقة لهذه البطارية ضعف كثافة بطاريات الليثيوم أيون. ولكن من الناحية النظرية يمكن أن يكون أعلى من ذلك. يستخدم مصدر الطاقة هذا كاثودًا سائلًا يحتوي على الكبريت، ويتم فصله عن المنحل بالكهرباء بواسطة غشاء خاص. كان ذلك بسبب تفاعل أنود الليثيوم والكاثود المحتوي على الكبريت، مما أدى إلى زيادة السعة المحددة بشكل ملحوظ. ظهر المثال الأول لهذه البطارية في عام 2004. منذ ذلك الحين، تم إحراز تقدم معين، بفضل بطارية الليثيوم والكبريت المحسنة قادرة على تحمل ألف ونصف دورة شحن وتفريغ كاملة دون خسائر جسيمة في السعة.

وتشمل مزايا هذه البطارية أيضًا إمكانية الاستخدام في نطاق واسع من درجات الحرارة، وعدم الحاجة إلى استخدام مكونات الحماية المعززة والتكلفة المنخفضة نسبيًا. حقيقة مثيرة للاهتمام هي أنه بفضل استخدام مثل هذه البطارية تم في عام 2008 تسجيل رقم قياسي لمدة الرحلة على متن طائرة تعمل بالطاقة الشمسية. ولكن بالنسبة للإنتاج الضخم لبطارية الليثيوم والكبريت، لا يزال يتعين على العلماء حل مشكلتين رئيسيتين. ومن الضروري إيجاد طريقة فعالة للاستفادة من الكبريت، وكذلك ضمان التشغيل المستقر لمصدر الطاقة في ظل ظروف تغير درجات الحرارة أو الرطوبة.

— بطاريات المغنيسيوم والكبريت (Mg/S)

يمكن للبطاريات المعتمدة على مركب من المغنيسيوم والكبريت أن تتجاوز بطاريات الليثيوم التقليدية. صحيح أنه حتى وقت قريب لم يتمكن أحد من ضمان تفاعل هذه العناصر في خلية واحدة. تبدو بطارية المغنيسيوم والكبريت نفسها مثيرة للاهتمام للغاية، لأن كثافة الطاقة فيها يمكن أن تصل إلى أكثر من 4000 واط ساعة/لتر. منذ وقت ليس ببعيد، وبفضل الباحثين الأمريكيين، تمكنوا على ما يبدو من حل المشكلة الرئيسية التي تقف في طريق تطوير بطاريات المغنيسيوم والكبريت. والحقيقة هي أنه بالنسبة لزوج المغنيسيوم والكبريت لم يكن هناك إلكتروليت مناسب متوافق مع هذه العناصر الكيميائية.

ومع ذلك، تمكن العلماء من إنشاء مثل هذا المنحل بالكهرباء المقبول من خلال تكوين جزيئات بلورية خاصة تعمل على استقرار المنحل بالكهرباء. تشتمل عينة بطارية ماغنيسيوم-كبريت على أنود مغنيسيوم، وفاصل، وكاثود كبريت، وإلكتروليت جديد. ومع ذلك، هذه ليست سوى الخطوة الأولى. ولسوء الحظ، فإن هذا النموذج الواعد ليس مستداما بعد.

- بطاريات أيون الفلورايد

مصدر طاقة آخر مثير للاهتمام ظهر في السنوات الأخيرة. هنا، أنيونات الفلور هي المسؤولة عن نقل الشحنات بين الأقطاب الكهربائية. في هذه الحالة، يحتوي الأنود والكاثود على معادن يتم تحويلها (وفقًا لاتجاه التيار) إلى فلوريد، أو يتم تقليلها مرة أخرى. وهذا يضمن سعة بطارية كبيرة. ويقول العلماء إن مصادر الطاقة هذه لديها كثافة طاقة أكبر بعشرات المرات من بطاريات الليثيوم أيون. بالإضافة إلى قدرتها الكبيرة، تتميز البطاريات الجديدة أيضًا بانخفاض خطر الحريق بشكل كبير.

تمت تجربة العديد من الخيارات لدور قاعدة الإلكتروليت الصلبة، لكن الاختيار استقر في النهاية على لانثانم الباريوم. على الرغم من أن تكنولوجيا أيونات الفلورايد تبدو حلاً واعداً للغاية، إلا أنها لا تخلو من عيوبها. بعد كل شيء، المنحل بالكهرباء الصلبة يمكن أن تعمل بشكل مستقر فقط في درجات حرارة عالية. لذلك، يواجه الباحثون مهمة العثور على إلكتروليت سائل يمكنه العمل بنجاح في درجة حرارة الغرفة العادية.

- بطاريات ليثيوم الهواء (Li-O2)

تسعى البشرية في الوقت الحاضر إلى استخدام مصادر الطاقة النظيفة المرتبطة بتوليد الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح أو المياه. وفي هذا الصدد، تعتبر بطاريات الليثيوم الهواء مثيرة للاهتمام للغاية. بادئ ذي بدء، يعتبرها العديد من الخبراء بمثابة مستقبل السيارات الكهربائية، ولكن مع مرور الوقت يمكن أن تجد أيضًا تطبيقًا في الأجهزة المحمولة. تتمتع مصادر الطاقة هذه بقدرة عالية جدًا وصغيرة الحجم نسبيًا. مبدأ عملها هو كما يلي: بدلا من أكاسيد المعادن، يتم استخدام الكربون في القطب الموجب، الذي يدخل في تفاعل كيميائي مع الهواء، مما يؤدي إلى إنشاء تيار. أي أن الأكسجين يستخدم جزئيًا هنا لتوليد الطاقة.

إن استخدام الأكسجين كمادة كاثود نشطة له مزاياه الكبيرة، لأنه عنصر لا ينضب عمليًا، والأهم من ذلك أنه يتم أخذه خاليًا تمامًا من البيئة. من المعتقد أن كثافة الطاقة لبطاريات الليثيوم والهواء يمكن أن تصل إلى 10000 واط ساعة / كجم. ربما ستتمكن هذه البطاريات في المستقبل القريب من وضع السيارات الكهربائية على قدم المساواة مع السيارات التي تعمل بالبنزين. بالمناسبة، يمكن بالفعل العثور على بطاريات من هذا النوع، المنتجة للأدوات المحمولة، للبيع تحت اسم PolyPlus.

- بطاريات ليثيوم نانوفوسفات

تعد مصادر طاقة فوسفات الليثيوم النانوية هي الجيل التالي من بطاريات الليثيوم أيون التي تتميز بإنتاج تيار عالي وشحن فائق السرعة. يستغرق شحن هذه البطارية بالكامل خمسة عشر دقيقة فقط. كما أنها تسمح بدورات شحن تصل إلى عشر مرات أكثر من خلايا أيون الليثيوم القياسية. تم تحقيق هذه الخصائص من خلال استخدام جسيمات نانوية خاصة يمكنها توفير تدفق أيوني أكثر كثافة.

تشمل مزايا بطاريات الليثيوم فوسفات النانو أيضًا انخفاض التفريغ الذاتي، وغياب "تأثير الذاكرة" والقدرة على العمل تحت نطاق واسع من درجات الحرارة. بطاريات الليثيوم فوسفات النانو متاحة تجاريًا بالفعل وتستخدم في بعض أنواع الأجهزة، لكن اعتمادها يعوقه الحاجة إلى شاحن خاص ووزنها الأكبر مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون أو بطاريات الليثيوم بوليمر الحديثة.

في الواقع، هناك العديد من التقنيات الواعدة في مجال إنشاء البطاريات القابلة لإعادة الشحن. لا يعمل العلماء والباحثون على إيجاد حلول جديدة بشكل أساسي فحسب، بل يعملون أيضًا على تحسين خصائص بطاريات الليثيوم أيون الموجودة. على سبيل المثال، من خلال استخدام أسلاك السيليكون النانوية أو تطوير قطب كهربائي جديد يتمتع بقدرة فريدة على "الشفاء الذاتي". على أية حال، فإن اليوم الذي ستستمر فيه هواتفنا وأجهزتنا المحمولة الأخرى لأسابيع دون إعادة الشحن ليس بعيدًا.

هل ترغب في امتلاك هاتف ذكي مزود ببطارية يمكنها "إضاءة" سيارتك؟ وفي نفس الوقت يتم شحنه في ثواني؟ رائع - أنت تقول. ومع ذلك، فقد نشر علماء من جامعة إلينوي أعمالهم، مما يمنحنا الأمل في رؤية مثل هذه البطاريات الفائقة في المستقبل.

هذا يحدث ثورة في مفهوم البطاريات. يمكن أن تنتج طاقة أكبر بكثير مما يمكن لأي شخص أن يتخيله. في العقود الأخيرة، أصبحت الإلكترونيات أكثر إحكاما. كما أصبحت أجزاء "التفكير" في أجهزة الكمبيوتر أصغر. والبطاريات متأخرة بشكل ملحوظ. التكنولوجيا الدقيقة لدينا يمكن أن تغير كل هذا. أصبح مصدر الطاقة الآن عالي الأداء مثل أي شيء آخر.

مع مصادر الطاقة الحديثة، يجب على المستخدم الاختيار بين الطاقة والسعة. تتطلب بعض التطبيقات كميات كبيرة من الطاقة (على سبيل المثال، عند إرسال إشارات الراديو عبر مسافات طويلة). المكثفات قادرة على تحريرها بسرعة، ولكن في نفس الوقت تخزينها بكميات صغيرة فقط. وتتطلب المهام الأخرى، مثل الاستماع إلى الراديو لفترة طويلة، سعة مصدر كبيرة، وهي متوفرة، على سبيل المثال، في خلايا الوقود والبطاريات. لكنهم يطلقون الكهرباء ببطء شديد.

تقوم البطاريات، التي ابتكرها فريق بقيادة ويليام بي كينغ، بإنشاء بطاريات لا تقبل المساومة توفر طاقة عالية وقدرة عالية. علاوة على ذلك، بمساعدة التعديلات البسيطة على عملية الإنتاج، من الممكن تغيير نسبة هذه المعلمات.

كما تعلم، تعتمد كفاءة البطارية بشكل مباشر على مساحة سطح أقطابها الكهربائية. تمكن الفريق من زيادتها بشكل كبير باستخدام العملية التكنولوجية التالية. أولا، يتم تطبيق طبقة من البوليسترين على الركيزة الزجاجية. ثم يتم "إدخال" النيكل الإلكتروليتي في هذا الهيكل، والذي يعمل كأساس للكاثودات المستقبلية، ويتم حفر حبات البوليسترين. يتم تطبيق النيكل والقصدير على السطح الإسفنجي الناتج بطريقة كلفانية - على الأنود وثاني أكسيد المنغنيز - على الكاثود. يتم عرض جوهر العملية بالكامل بوضوح في الرسم التوضيحي التالي:

والنتيجة النهائية هي هيكل ذو مساحة سطحية ضخمة، مما يوفر مساحة أكبر لحدوث التفاعلات الكيميائية.

تمكن العلماء من إنشاء بطارية بتنسيق microbattery. يوضح الرسم البياني أدناه مقارنتها ببطارية Sony CR1620 العادية:

باستخدام هذه البطاريات، من الممكن، على سبيل المثال، إرسال إشارة راديوية عبر مسافة أكبر 30 مرة من مصادر الطاقة التقليدية أو تقليل حجم البطارية بمقدار 30 مرة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن شحن البطاريات أسرع 1000 مرة من البطاريات الحديثة. مثير للإعجاب، أليس كذلك؟

ويعمل العلماء حاليًا على دمج بطارياتهم مع المكونات الإلكترونية الأخرى، كما يقومون أيضًا بتطوير عملية تصنيع تسمح بإنتاجها بكميات كبيرة وبسعر مناسب.