V dnešní době používáme dobíjecí lithium-iontové baterie tak běžně, že si jen obtížně představíme baterie postavené na jiné technologii. Zároveň ale už řada vědeckých týmů intenzivně pracuje na alternativních technologiích pro baterie, které jsou založené na lithiu se vzduchem, sodíku a iontech, lithiu a kovech nebo hliníku a iontech. Nejnovější z takových technologií jsou hybridní kapalné baterie, které jsou stabilní, bezpečné, energii ukládají ve slušné hustotě a je možné je dobít za cca 20 sekund.
Nové hybridní baterie má na svědomí se svým týmem Jeung Ku Kang z jihokorejského institutu Korean Advanced Institute of Science and Technology (KAIST). Jsou vytvořené z kapalného elektrolytu, který je umístěn mezi speciálně navrženými anodou a katodou. Anoda je z polymerového materiálu, který vychází z grafenu, díky čemuž má velkou plochu povrchu a tím pádem i vyšší kapacitu pro uskladnění energie. Katoda této baterie je vytvořená z nanočástic oxidu niklu, které jsou usazené na grafenu. Novou technologii publikoval časopis Advanced Energy Materials.
Díky tomuto designu a použitým materiálům má nové zařízení oproti stávající „kapalným“ bateriím vyšší hustotu uložené energie a rychleji také energii zpracovává. Exprimenty ukázaly, že tato baterie zvládne více než 100 tisíc cyklů nabití a vybití s jen minimální ztrátou kapacity, takže je také úžasně stabilní.
Nové zařízení rovněž disponuje asi stonásobnou hustotou energie, oproti srovnatelným bateriím. Díky tomu lze baterii z KAIST dobít za 20, maximálně 30 sekund, s použitím standardního USB dobíječe nebo něčeho podobného. Nové baterie se již osvědčily v pilotních testech, v nichž byly dvě baterie připojeny k fotovoltaickému článku a zvládly pohánět LED osvětlení.
Podle Kanga jde o ekologicky přívětivou technologii, která se snadno vyrábí a také snadno používá v různých aplikacích. Zejména prý oproti srovnatelným bateriím vysoká kapacita a vysoká stabilita této baterie by mohly přispět k uplatnění této technologie. Díky velmi rychlému nabíjení běžnými nabíjecími systémy by se měla osvědčit v přenosné i nositelné elektronice.
Video: Polymer Chain Anode and Metal Oxide Cathode for Aqueous Hybrid Capacitors
Literatura
KAIST 28. 2. 2018, Advanced Energy Materials online 15. 1. 2018.
Nadupané biobaterie na cukr
Autor: Stanislav Mihulka (01.02.2014)
Baterie z jaderného odpadu a diamantů vydrží 5 tisíc let
Autor: Stanislav Mihulka (04.12.2016)
Baterie, co dýchá vzduch, by se mohla stát ultralevným úložištěm energie
Autor: Stanislav Mihulka (20.10.2017)
Diskuze:
Madam Curie atom pouze rozbila.
Josef Hrncirik,2018-03-09 07:02:51
KAIST je podle potřeby zvětšuje či zmenšuje a barví (obr.3)
A navíc
Jiří Pospíšil,2018-03-08 04:28:16
A navíc si můžete během nabíjení o kablík zapálit cigaretu.
Proč,
Jaroslav Lepka,2018-03-07 18:01:53
proč mi to jen připomíná toho německýho tělocvikáře, co si hrál na ministra buhvíčeho za Zelené a taky pouštěl do světa fyzikální bláboly.
Neuvěřitelné parametry
Václav Dvořák,2018-03-06 21:45:32
Pokud by bylo všechno, co bylo řečeno v článku, pravda, tak to znamená, že pan Procházka a HE3DA propásli svoji historickou šanci.
Co se týká počtu cyklů a rychlosti nabití, tak tomu bych věřil, protože grafen má úžasné vlastnosti. U udávaných násobků kapacity bych byl ale skeptický. Nicméně, pokud aspoň jeden z těchto parametrů bude odpovídat prohlášení, tak to bude i tak velký úspěch a pokrok v bateriové technice.
Re: Neuvěřitelné parametry
Kosmolog Amatér,2018-03-06 22:55:11
HE3DA je konkurencí pro Teslu a jejich velkokapacitní úložiště, z tohohle budou tak baterky do mobilů.
Re: Re: Neuvěřitelné parametry
Josef W,2018-03-07 12:11:57
Obávám se, že HE3DA vůbec není konkurentem pro Teslu. HE3DA totiž zatím vypadá jako projekt k čerpání dotací, zahraničních investic, možná přes novou společnost Unitedpower i financí od drobnějších investorů ... a dokonce i státních vyznamenání.
https://www.unitedpower.cz/pm/
U firmy Unitedpower si můžete objednat i strukturovanou vodu s vysokoenergetickou spojenou fází, která po vypití vyvolá ve vašem organismu elektronový vichr, který vás holograficky ozdraví. Tak na zdraví, esoterici a alternativci :o)
Re: Re: Re: Neuvěřitelné parametry
Vojta Ondříček,2018-03-07 23:54:42
Máte pravdu, po světě běhá spousta bláznů a podvodníků.
K té "oživené" vodě: Vynálezce pan Grander se dožil požehnaného věku 82let. Někdy po válce se mu zjevil Ježíš a bůh dal pozděj Granderovi návod na dělání "oživené" vody a průběžně mu radil.
Pan G. si z toho udělal lukrativní živnost. Lidé jsou náchylní na sladké sliby a jdou zmámeni za slibujícím.
Přístroje na výrobu "oživené" vody vyvinul G. spolu s vědci na univerzitě ve Štýrském Hradci a pan G. byl zahrnut vyznamenáními a oceněními.
Ve Švýcarsku zakázali propagaci tohohle zázraku 1999 a v Rakousku to diplomaticky rozšířili na zákaz propagace jakéhokoliv léku (tedy i Aspirinu).
Babylonské zmatení jazyků + hybridní války + hybridní sirob = konec dějin
Josef Hrncirik,2018-03-06 16:17:19
Paralelním spojením kapacitoru a chemického článku a ev. jejich sériovým zapojením do baterií baterií se podařilo sloučit nevýhody obou. Důležitý pro získání grantů je grafit(en)oxid či jeho "redukovaná forma"; ha, ha využívaná nikoliv nabíjením a vybíjením v Bateriích Baterií, alebrž jednorázově připravená.
Místo aby uvedli hustotu uložení energie kWh/kg (zajímavých je teprve nad cca 0,1); energetickou účinnost, samovybíjení, vnitřní odpor ev. pro řekněme cca 6-12 hodin nabíjení a vybíjení pro akumulaci solárů, či v elektromobilu, bliknou cca 1 sec přes fotodiodu a na žádný rozumný podobný odkaz či článek mě nic nedovedlo.
Babylonské zmatení jazyků + hybridní války = nevyhnutelné vedlejší zničení po osvobození Babylonu anexí
Josef Hrncirik,2018-03-06 21:16:43
Mene tekel.
Re: Babylonské zmatení jazyků + hybridní války = nevyhnutelné vedlejší zničení po osvobození Babylonu anexí
Josef Hrncirik,2018-03-06 22:05:54
Z nečitelně malého a nesystematického videa je vidět sběrné, kéž by "grafenové" elektrody pokryté polyanilinem (anoda) neochotné slabé redukovadlo a slabý vodič nebo oxidem niklitým (katoda) slabé oxidovadlo a ještě horší vodič. Dielektrikum i elektrolytem je asi ? čistá voda. Stejně tam musí být separátor (naznačen jen nejasně), elektrody se nesmí snadno zkratovat. V ev. galv. článku či aku při nabíjení či vybíjení nějaké ionty musí uzavírat okruh uvnitř článku. To je ve sporu s funkcí kondenzátoru, kde musí jen dojít k polarizaci dielektrika. Samotná polarizace uchová jen zlomeček chemické energie.
Sami píší. 100 F/g; max. 20 A/g a po 20 s nabito či vybito. Ve vodě to nemůže mít více než 2 V/pár elektrod.
Sranda je, že 20 A/*20 s = 400 C/g. 4 V to však určitě nedodá a nevydrží.
Lžou min 3 dB. Při 2 V by gram článku akumuloval max 2*20*20 = 800 J, kondenzátor polovinu. 1 kg aktivní hmoty by tedy akumuluje max. 800 kJ, tj. 0,8 MJ = 0,2 kWh. Pokud jsou (asi) zapouzdřené jednotlivé asi max. 2 V elementy, určitě se do akumulace nezapojí více než 1/4 hmot a jsme na tom hůře než Pb aku.
Jako kondenzátor to musí být nutně 10x horší než Pb aku.
slova
Zdeno Janeček,2018-03-06 16:01:27
akumulator a baterie nemaji stejny vyznam a nemelo by se to zamenovat.
Baterie je nedobijatelna a akumulator ano.
To uz muzeme pisat o vodovodni baterii, ze je oboje ;-)
Re: slova
Pavel Nedbal,2018-03-06 16:17:58
Vážený pane Janečku,
význam slov baterie a akumulátor je zcela jiný, a divím se, že z následujících přispěvatelů Vám to nevysvětlil:
- akumulátor (pozor, elektrický!) je galvanický článek, který lze opakovaně nabíjet a vybíjet (může být i akumulátor tlakovzdušný, ...)
- baterie je soustava několika zařízení pracujících v součinnosti za stejným účelem (dělostřelecká baterie, baterie akumulátorová - několik galvanických článků, seriově, paralelně spojených).
Neplést pojmy.
Re: Re: slova
Václav Dvořák,2018-03-06 21:49:56
Přesně tak! Nicméně dneska se vžilo označení baterie i pro akumulátory (to se týká hlavně mobilů, kde je jeden článek) a dobíjecích mikro/tužkových článků ("acu"). U notebooků, akuvrtaček a dalších zařízení je to v pořádku.
Re: Re: slova
Zdeno Janeček,2018-03-11 09:45:51
jsem elektrikar a tak mam jine videni pojmu, nez amateri a ostatni
akumulator = zdroj energie, nabijitelny
baterie = zdroj energie nenabijitelny
teda zamenovat tyto pojmy je znakem neznalosti a amaterstina.
Re: Re: Re: slova
Vojta Ondříček,2018-03-11 18:12:59
Ne, že bych chtěl být považován za hnidopicha, ale když korektně, tak korektně.
Slovo "batterie" je odvozeno z latiny od slovesa -mlátit-
lat.: battuere, frz.: battre (bataille = bitva).
Ve vojenském smyslu je za baterii označována skupinka kanónů na hradbách, nebo na bitevních lodích.
V elekrotechnice je za baterii označována skupinka stejných (mohutných) součástek, třeba kondenzátorů, nebo galvanických článků.
A tady nastává trochu problém názvoslovní a já si myslím, že je netřeba být v tomto ohledu "papežštější než papež".
Články můžeme dělit na "primární" - nenabíjitelné (galvanické) a na nabíjitelné akumulátory. To co máme v autech můžeme nazývat tedy i baterií akumulátorů. Na příkladu ploché baterie z našeho mládí víme, že se stávala ze tří monočlánků.
Baterie nebo Kondenzátor
Kosmolog Amatér,2018-03-06 15:36:50
Ve videu to nazývají kapacitor, kondenzátor, takže jsem zmatený. Jaký je rozdíl mezi baterií a kondenzátorem? Na YouTube jsou videa jako třeba tohohle bastlíře https://www.youtube.com/watch?v=Ar3C5JgzhgE, ten svůj článek také nabíjí v řádu desítek sekund. Tohle video je také zajímavé https://www.youtube.com/watch?v=z3x_kYq3mHM ... se divím, že se to neprodává místo startovacích kabelů.
Re: Baterie nebo Kondenzátor
Václav Dvořák,2018-03-06 21:57:17
Kondenzátor je pasivní součástka, která mění střídavý proud díky své kapacitě, případně odstraňuje zvlnění u stejnosměrného proudu (tam se používají elektrolytické kondenzátory s velmi vysokou kapacitou).
K baterii resp. akučlánku má nejblíž ten elektrolytický kondenzátor. No a pak existují ještě superkondenzátory, které mají kapacitu na úrovni malých baterií. Výhoda je téměř neomezený počet cyklů, ale jsou podstatně dražší než odpovídající akučlánek.
Re: Re: Baterie nebo Kondenzátor
Kosmolog Amatér,2018-03-06 22:04:23
Ve své laické vědomosti anebo představě mám kondenzátor coby vyrovnávací "nádobu", která může být jednorázově vyprázdněna, takže baterie je pro mě s rovnítkem dlouhodobý zdroj a kondenzátor krátkodobý, takže teď nevím jaký je mezi nimi rozdíl a o čem vlastně je článek.
Re: Re: Re: Baterie nebo Kondenzátor
Vojta Ondříček,2018-03-08 00:30:39
Trefné přirovnání. Kondenzátor je "nádoba" pro elektrický náboj.
Připojuji odkaz na grafiku zobrazující na Y ose výkon pro kilogram (W/kg) a na X ose Energie pro kilogram (Wh/kg) kondensátorů a akumulátorů.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cd/Energiespeicher2.svg
Ještě pro srovnání (byl zmíněn stlačený vzduch jako zásobník energie)
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/77/Energy_density_DE.svg
Podle grafiky má stlačený vzduch (300bar) téměř pětkrát větší hustotu energie na kilogram, než olověný akumulátor - ale bacha jen při isotermickém použití, no a mám podezření, že tam není začleněna hmotnost nádoby na ten stlačený vzduch. O účinnosti (el.energie - vzduch 300bar - pneumatický motor) raděj pomlčet. Ideální nosič energie by byl asi vodík.
Re: Re: Re: Re: Baterie nebo Kondenzátor
Josef Hrncirik,2018-03-08 08:05:42
Do pneumatického motoru Slávia 620 cal 4,5 jsem nassával vodík ve snaze výrazně zlepšit jeho výkon. K diesselování však nedocházelo a diabolo v telefonním seznamu nikdy nedorazil až k Železárnám.
Pomáhá zvětšení ráže na cal 6 , nebo je lepší pracovat s kyslíkem, methylnitritem a pro jistotu i s el. svíčkou?
Re: Re: Re: Re: Re: Baterie nebo Kondenzátor
Vojta Ondříček,2018-03-08 14:22:26
Mohlo by se vyzkoušet, jak by to bylo s křehounkou kapslí v hlavni vsunutou za střelu a plněnou H2O2 ve vyšší koncentraci. Alternativně by se H2O2 dal nahradit nitroglycerinem.
Pokud vím, tak existovaly představy (tak v 19. století) pístového motoru poháněné střelným prachem a nebo něčím ještě razantnějším. Škoda, že to zapadlo, mohli jsme mít Trabanta se spotřebou 2kg střelného prachu na 100km.
Jinak a na doplnění - vlastním Slávii 631 Cal.4,5 a podle papírů by měla mít úsťovou rychlost 170m/s. Na telefonní seznamy nestřílím, nic proti nim nemám.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Baterie nebo Kondenzátor
Josef Hrncirik,2018-03-08 16:52:30
Nitroglycerin v lékárně na předpis bez problémů vyrobí a prodají.
Parametry
Vlastimil Holeček,2018-03-06 14:40:41
Hustota energie jako u benzínu, nabíjení za pár desítek sekund, ještě mi řekněte, že to bude stát setinu těch původních a začnu věřit na perpetum mobile.
Už po několik let, skoro každý měsíc přijdou noviny se zprávou o "převratných" akumulátorech. A nějak nic.
Třeba naše HE3DA je prý taky postavena na nanotechnologiích, ale ač měla už několik let vyrábět jako o život, tak nějak nic. Tedy, něco ano. Mikroprovoz v Letňanech a základní kámen fabriky v Horní suché.
Re: Parametry
Jakub Preclík,2018-03-06 15:09:18
Jestli je to pravda, tak to vysvetluje ten odklad. https://www.denik.cz/ekonomika/cinane-se-pokusili-ovladnout-ceskeho-vyrobce-baterii-he3da-20181109.html
Re: Re: Parametry
Vlastimil Holeček,2018-03-06 16:06:04
No, původní plán byla plná výroba v roce 2016. Teď píší o konci roku 2019. Něco se tedy hodně nevede.
Re: Re: Re: Parametry
Jirka Niklík,2018-03-06 18:37:14
HE3DA pořád ještě fandím, ale zdá se to brát stejný konec jako http://www.autonavzduch.cz/
https://auto.idnes.cz/auto-na-vzduch-vyjede-jeste-letos-stat-bude-165-tisic-fxe-/ak_aktual.aspx?c=A090306_102252_ak_aktual_fdv
(od roku 2009 ticho po pěšině)
Tomu jsem ovšem nefandil, protože jednoduchý výpočet ukazoval, že stlačením vzduchu do nádrží se akumuluje asi tolik energie, jako dodá pár deci benzínu.
U HE3DA to posoudit nelze tak jednoduše, protože roli hraje tajuplný "černý prášek".
Re: Re: Re: Re: Parametry
Pavel Nedbal,2018-03-06 19:36:44
K "zázračným akumulátorům" ještě jednou a naposled:
Kapacita akumulátoru teoretická: jedna látka (elektroda) se musí oxidovat, druhá látka se musí redukovat. Pokud jde o výměnu jednoho elektronu, platí Faradayův náboj cca 96500 As/mol. Takže při jednoelektronové výměně na 96500As potřebujeme 1 mol redukující se látky + 1 mol oxidující se látky. Akumulovaná energie pak činí 96500 (As) x potenciální rozdíl (V), což po vynásobení dá Wattsekundy (:3600 watthodiny, :1000 kilowatthodiny). Takže, pro jednoelektronovou výměnu bude -li molární součet katoda + anoda řekněme 100g/mol, potenciální rozdíl 3V, pak akumulovaný výkon bude 96500.3/3600000=0,08 kWh/100g, tj. 0,8 kWh/kg. To je teoretická hodnota, přes kterou nejede vlak. Ovšem, jsou tam také nosiče elektrod, separátory, elektrolyt, kastle, takže i kdyby konstruktéři hodně zamakali, nebude to víc, než polovina, řekněme 0,4 kWh/kg. A o životnosti akumulátoru rozhoduje, jak se v průběhu nabíjecího cyklu regenerují po vybití elektrody do původního stavu. Nejsem konstruktérem akumulátorů, pouze chemik, ale pracoval jsem jistou dobu v galvanovně, a vím, že vlivem elektrického pole se kov nejvíce vylučuje tam, kde je směrem ke druhé elektrodě výstupek (tam je vyšší gradient a vyšší proud. A právě tato neideální regenerace v průběhu cyklu je velká noční můra konstruktérů akumulátorů, která v podstatné míře rozhoduje o jejich životnosti. Všechny ostatní zázraky, o kterých se píše, jsou nesmysly.
Co se týče kapacitorů, platí zde jednoduchá úměra, náboj je dán plochou elektrod / dielektrika/, permeabilitou a nepřímo tloušťkou dielektrika (která zase je omezena elektrickou pevností. Takže taky žádný zázrak.
Re: Parametry
Aleš Fifka,2018-03-06 20:46:34
Zlatá slova.
I kdybychom se nevímjak přiblížili stoprocentní účinnosti přeměny a skladování (což stejně nejde), pořád se do 1 kg hmoty vejde omezené množství energie. Dosti omezené.
Při nabíjení musí tato energie (lépe: o desítky procent více energie) odněkud přitéci. Jestli to je jen USBéčkem, tak se dost načekáme.
Vzkaz redakci Osla: Neměl by psát články o technice někdo, kdo se v oboru vyzná a umí si to na kalkulačce orientačně přepočítat?
Opravdu přes USB?
Petr Kr,2018-03-06 13:48:14
Jsem trošku v šoku. Vždy jsem žil v představě, že nabití baterie se odehrává přenášením výkonu krát čas, a to pak dá energii. Pokud je čas 100x kratší, nemusí být 100x větší proud? Jak to ti soudruzi z Asie dělají, že jim stačí cca 0,1 A a 5 V? Mají macroUSB?
Re: Opravdu přes USB?
Tomáš Vokál,2018-03-06 14:08:00
USB typu-C podle standardu https://en.wikipedia.org/wiki/USB zvládne až 100W příkonu. Klasické USB typu-C, které se bude běžně použivat pak 15W.
Re: Re: Opravdu přes USB?
Petr Kr,2018-03-06 14:18:38
USB typu-C je standardní USB? Co je běžný standard? V autech to je Porche, Mercedes nebo ještě něco výš? Máte doma tento standard?
Re: Re: Re: Opravdu přes USB?
Daniel Cibulka,2018-03-06 16:15:07
Ono to neznamená, že USB typ C je dnes standardem na všech starých zařízeních, ale že výrobci USB řadičů jsou domluveni, aby každý nevyráběl řešení s vlastním protokolem, tvarem konektoru a tak...
Ano, je standardem a je dostupný již od roku 2015. To, že Váš telefon je z roku raz dva a notebook/PC ještě starší jaksi neznamená, že standardem je zrovna to, co vlastníte Vy...
Vaše přirovnání k automobilům je silně zavádějící, až nesmyslné.
Re: Re: Re: Re: Opravdu přes USB?
Petr Kr,2018-03-06 17:44:24
Moc děkuji za vysvětlení k USB o 100 W (ale k běžné velikosti akumulátorků možná spíše více). Asi jsem to s tím autem měl napsat na raketu Saturn. Máte v garáži také jednoho Saturna? Kolik tepla se musí odvést, aby to neshořelo při účinnosti nabíjení 80%?
Jinak Váš telefon i PC je zřejmě možná srovnáván s Fabií. Takže já mám Trabanta?
Re: Re: Re: Re: Re: Opravdu přes USB?
Daniel Cibulka,2018-03-06 18:00:55
Reaguji na Vaše rozhořčení nad tím, že USB Typ C je standard. Nikde jsem nepsal, že vlastním supermoderní hardware, to je pouze Vaše představa. Trabanty v tom Vašem přirovnání máme zřejmě oba, nicméně to nikterak nevyvrací fakt, že USB Typ C JE standard.
ad Saturn> zdá se mi, že vůbec nechcete chápat, co je vlastně standardem míněno a tak zkoušíte strhnout diskuzi stranou. No, hodně štěstí :)
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Opravdu přes USB?
Petr Kr,2018-03-07 07:01:52
Asi jste nepochopil problém. Přečtěte si reakci pana L.Urbana (první reakce na mne). Nejde o protokol, ale o proud. Standardem se nerozumí domluvený typ protokolu, ale běžně používaný HW, který je navíc omezen USB kabelem, jež běžně pustí tak 1 A. Někdy si to zkuste.
Pan Urban správně usoudil, že ten "akumulátor" velikosti ruky nemá asi kapacitu 100 až 1000 mA, ale možná tak 10. Vy jste z toho fyzikálně-chemického udělal IT problém.
Ještě více štěstí Vám.
Re: Re: Opravdu přes USB?
Pavel A1,2018-03-06 22:22:30
Nejde o příkon, jde o proud. Současné baterky, třeba v mobilu, mají kapacitu cca 3000mAh, tedy 3Ah, tedy mohou poskytovat 3A po dobu jedné hodiny, a to samé na nabíjení (zanedbáme-li ztráty). Tedy proudem 3A se nabíjí jednu hodinu (to USB-C podle normy zvládne, ale v praxi k nabíječce tak tlustý kabel nikdy nedostanete). K nabití za 20s, tedy 180x kratší dobu, potřebujete 180x větší proud, tedy zaokrouhleně 500A. Pokud tak bude možné dělat akumulátory se stonásobnou kapacitou, bude pro nabití za 20s zapotřebí proud 50 000A. To je zhruba proud, který se používá pro tavení oceli v elektrických pecích. Viděl jsem, jakými dráty je ten proud do pece přiváděn a věřte mi, nabíječku s takovým kablíkem v kapse nosit opravdu nechcete.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
