סוללות אוויר-אוויר מספקות טווח של יותר מ-1 ק"מ. פְּגָם? הם חד פעמיים.

לפני כמה ימים נגענו ב"מהנדס ההמצאתי", "אבא לשמונה", "וותיק חיל הים" ש"המציא סוללות שעשו שימוש באלומיניום ובאלקטרוליט מסתורי". מצאנו שהפיתוח של הנושא לא אמין במיוחד - גם הודות למקור, ה-Daily Mail - אבל צריך להשלים את הבעיה. אם הבריטים עסקו בסוללות אלומיניום-אוויר, אז הן... באמת קיימות ובאמת יכולות להציע טווח של אלפי קילומטרים.

הממציא, המתואר על ידי ה"דיילי מייל", "אבא לשמונה ילדים", הוצג כמי שיצר משהו חדש לגמרי (אלקטרוליט לא רעיל) וכבר נמצא במגעים למכירת הרעיון שלו. בינתיים, הנושא של תאי אלומיניום-אוויר פותח כבר כמה שנים.

אבל בואו נתחיל מההתחלה:

תוכן העניינים

• סוללות אוויר מאלומיניום - לחיות מהר, למות צעירים
  • טסלה דגם 3 לטווח ארוך עם עתודת כוח של 1+ ק"מ? אפשר לעשות
  • סוללות אלומיניום/אוויר של אלקואה ופינרגי - עדיין חד פעמיות אך מחושבות היטב
  • סיכום או מדוע ביקרנו את הדיילי מייל

סוללות אלומיניום-אוויר משתמשות בתגובה של אלומיניום עם מולקולות חמצן ומים. בתגובה כימית (ניתן למצוא את הנוסחאות בויקיפדיה), נוצר אלומיניום הידרוקסיד, ובסופו של דבר המתכת מתחברת עם חמצן ליצירת אלומינה. המתח יורד די מהר, וכאשר כל המתכת הגיבה, התא מפסיק לעבוד. בניגוד לסוללות ליתיום-יון, לא ניתן להטעין תאי אוויר-אוויר או לעשות בהם שימוש חוזר..

הם חד פעמיים.

כן, זו בעיה, אבל לתאים יש תכונה אחת חשובה מאוד: צפיפות ענקית של אנרגיה מאוחסנת ביחס למסה... זה מסתכם ב-8 קוט"ש/ק"ג. בינתיים, הרמה הנוכחית של תאי הליתיום-יון הטובים ביותר היא 0,3 קוט"ש/ק"ג.

טסלה דגם 3 לטווח ארוך עם עתודת כוח של 1+ ק"מ? אפשר לעשות

בואו נסתכל על המספרים האלה: 0,3 קילו-וואט/ק"ג לתאי הליתיום המודרניים הטובים ביותר לעומת 8 קילו-וואט/ק"ג לתאי אלומיניום - ליתיום גרוע כמעט פי 27! גם אם ניקח בחשבון שבניסויים, סוללות אלומיניום-אוויר הגיעו לצפיפות של "רק" 1,3 קוט"ש/ק"ג (מקור), זה עדיין יותר מפי ארבע יותר מזה של תאי ליתיום!

אז אתה לא צריך להיות מחשבון גדול כדי להבין את זה עם סוללת Al-air Tesla Model 3 Long Range היא תגיע לכמעט ק"מ אחד בסוללה במקום ל-1 ק"מ הנוכחיים עבור ליתיום-יון... זה לא הרבה פחות מוורשה לרומא, ופחות מוורשה לפריז, ז'נבה או לונדון!

לרוע המזל, עם תאי ליתיום-יון, לאחר נסיעה של 500 קילומטרים עם טסלה, אנו מחברים אותו למטען למשך הזמן שהציעה המכונית וממשיכים הלאה. בעת שימוש בתאי אל-אייר, הנהג יצטרך להגיע לתחנה בה יהיה צורך להחליף את הסוללה. או המודולים האישיים שלו.

ולמרות שאלומיניום זול כאלמנט, הצורך לבשל את האלמנט מאפס בכל פעם שולל למעשה את הרווחים מהטווחים הגבוהים יותר. קורוזיה של אלומיניום היא גם בעיה שמתרחשת גם כאשר המצבר אינו בשימוש, אך בעיה זו נפתרה על ידי שמירת האלקטרוליט במיכל נפרד ושאיבתו כאשר נדרשת סוללת אלומיניום-אוויר.

פינרג'י הגיעה עם זה:

סוללות אלומיניום/אוויר של אלקואה ופינרגי - עדיין חד פעמיות אך מחושבות היטב

סוללות אוויר מוכנות לשימוש מסחרי ובכן, הם משמשים אפילו ביישומים צבאיים. הם נוצרו על ידי Alcoa בשותפות עם Phinergy. במערכות אלו, האלקטרוליט נמצא במיכל נפרד, והתאים הבודדים הם לוחות (מחסניות) המוכנסות לתאים שלהם מלמעלה. זה נראה כמו:

סוללת מטוסים (אלומיניום-אוויר) של חברת אלקואה הישראלית. שימו לב לצינור בצד משאבת האלקטרוליטים של אלקואה (ג)

הסוללה מופעלת על ידי שאיבת אלקטרוליט דרך הצינורות (כנראה על ידי כוח הכבידה, שכן הסוללה משמשת כגיבוי). כדי לטעון את הסוללה, אתה מוציא את המחסניות המשומשות מהסוללה ומכניסים חדשות.

כך, בעל המכונה ייקח איתו את המערכת הכבדה לשימוש יום אחד במידת הצורך. וכאשר מתעורר צורך בטעינה, יש להחליף את הרכב באדם בעל כישורים מתאימים.

בהשוואה לתאי ליתיום-יון, היתרונות של תאי אלומיניום-אוויר הם עלויות ייצור נמוכות יותר, אין צורך בקובלט ופליטת פחמן דו חמצני מופחתת במהלך הייצור. החיסרון הוא שימוש חד פעמי והצורך למחזר מחסניות משומשות:

סיכום או מדוע ביקרנו את הדיילי מייל

תאי דלק מאלומיניום-אוויר (Al-air) כבר קיימים, משמשים לעתים, ועבדו עליהם די אינטנסיבי בעשר השנים האחרונות בערך. עם זאת, בשל צפיפות האנרגיה הגוברת של תאי ליתיום-יון והאפשרות לטעינה חוזרת ונשנית שלהם, הנושא דעך - במיוחד בתעשיית הרכב, שבה החלפה קבועה של מיליוני סוללות היא משימה מסחררת..

אנו חושדים שהממציא המתואר בדיילי מייל כנראה לא המציא שום דבר, אלא בנה את תא האלומיניום-אוויר בעצמו. אם, כפי שהוא מתאר, הוא שתה אלקטרוליט בהפגנות, הוא ודאי השתמש במים טהורים למטרה זו:

> האבא לשמונה המציא את סוללת ה-2 ק"מ? מממ, כן, אבל לא 🙂 [דואר יומי]

הבעיה הגדולה ביותר עם סוללות אלומיניום-אוויר היא לא שהן לא קיימות – הן קיימות. הבעיה איתם היא עלויות חד פעמיות ועלויות החלפה גבוהות. השקעה בתא כזה תאבד במוקדם או במאוחר את ההיגיון הכלכלי בהשוואה לסוללות ליתיום-יון, כי "טעינה" מצריכה ביקור בסדנה ועובד מיומן.

יש כ-22 מיליון מכוניות בפולין. לפי נתוני הלשכה המרכזית לסטטיסטיקה של פולין (GUS), אנחנו נוסעים בממוצע 12,1 אלף קילומטרים בשנה. לכן, אם נניח שסוללות האלומיניום-אוויר יוחלפו בממוצע כל קילומטר (לחישוב פשוט), כל אחת מהמכוניות הללו תצטרך לבקר במוסך 1 פעמים בשנה. כל אחת מהמכוניות הללו ביקרה במוסך כל 210 ימים בממוצע.

603 מכוניות מחכות למצברים בכל יום., גם בימי ראשון! אבל החלפה כזו דורשת שאיבת אלקטרוליטים, החלפת מודולים, בדיקת כל זה. מישהו גם יצטרך לאסוף את המודולים המשומשים האלה מכל רחבי הארץ כדי לעבד אותם מאוחר יותר.

עכשיו אתה מבין מאיפה באה הביקורת שלנו?

הערת עריכה www.elektrowoz.pl: המאמר שהוזכר לעיל בדיילי מייל קובע כי מדובר ב"תא דלק" ולא ב"סוללה". עם זאת, למען האמת, יש להוסיף כי "תאי דלק "נופלים תחת ההגדרה של" מצבר "תקף בפולין. (ראה, למשל, כאן). עם זאת, בעוד שסוללת אלומיניום-אוויר יכולה (וצריכה) להיקרא תא דלק, סוללת ליתיום-יון לא יכולה להיקרא כך.

תא דלק פועל על פי העיקרון של חומרים המסופקים חיצונית, לרוב כולל חמצן, המגיב עם יסוד אחר ליצירת תרכובת ולשחרור אנרגיה. לפיכך, תגובת החמצון איטית יותר מבעירה, אך מהירה יותר מקורוזיה רגילה. כדי להפוך את התהליך, לעתים קרובות נדרש סוג אחר לגמרי של מכשיר.

מצד שני, בסוללת ליתיום-יון יונים נעים בין האלקטרודות, כך שאין חמצון.

הערה 2 למהדורת www.elektrowoz.pl: כותרת המשנה "לחיות אינטנסיביות, למות צעיר" לקוחה מאחד המחקרים בנושא זה. אנחנו אוהבים את זה מכיוון שהוא מתאר את הספציפיות של תאי אוויר מאלומיניום.

זה עשוי לעניין אותך: