Добавить в Google+ Добавить в Facebook Группа ВКонтакте Добавить в Twitter RSS подписка
Экологические автомобили
 

Воздушно-цинковые элементы (Zinc-Air) – возможная альтернатива литию

0

6 августа 2011

Электродвигатели-Leo-Motors-на-постели-из-цинковых-гранул

Долгое время область применения воздушно-цинковых элементов питания не выходила за рамки медицины. Высокая емкость и длительный срок службы (в неактивном состоянии) позволили им беспрепятственно занять нишу одноразовых батареек для слуховых аппаратов. Но в последние годы наблюдается большой рост интереса к этой технологии у автопроизводителей. Некоторые считают, что нашлась альтернативу литию. Так ли это?

Воздушно-цинковая батарея для электромобиля может быть устроена следующим образом: в разделенную на отсеки емкость вставлены электроды, на которых адсорбируется и восстанавливается кислород воздуха, а также специальные съемные кассеты, заполненные расходным материалом анода, в данном случае гранулами цинка. Между отрицательными и положительными электродами прокладывается сепаратор. В качестве электролита может использоваться водный раствор гидроксида калия, либо раствор хлорида цинка.

Поступающий извне воздух с помощью катализаторов образует в водном растворе электролита гидроксильные ионы, которые окисляют цинковый электрод. В ходе данной реакции высвобождаются электроны, образующие электрический ток.

Преимущества

Мировые запасы цинка по некоторым оценкам составляют примерно 1.9 гигатонн. Если начать мировое производство металлического цинка сейчас, то уже через пару лет можно будет обеспечить сборку миллиарда воздушно-цинковых аккумуляторов емкостью 10 кВт*ч каждый. К примеру, для создания такого же количества литий-ионных батарей при нынешних условиях добычи лития потребуется более 180 лет. Доступность цинка позволит еще и снизить цену на аккумуляторные батареи.

Очень важно и то, что воздушно-цинковые элементы, имея прозрачную схему рециклирования отработанного цинка, являются экологически чистыми изделиями. Используемые здесь материалы не отравляют окружающую среду и могут быть отработанны вторично. Продукт реакции воздушно-цинковых элементов питания (оксид цинка) также абсолютно безопасен для человека и его среды обитания. Не зря оксид цинка применяется в качестве основного компонента для детской присыпки.

Главным же преимуществом, благодаря которому электромобилестроители смотрят на эту технологию с надеждой, является высокая плотность энергии (в 2-3 раза выше, чем у li-ion). Уже сейчас энергоемкость Zinc-Air достигает 450 Вт*ч/кг, но теоретическая плотность может составлять 1350 Вт*ч/кг!

Недостатки

Раз мы не ездим на электромобилях с воздушно-цинковыми батареями, значит, есть и недостатки. Во-первых, такие элементы сложно сделать перезаряжаемыми с достаточным количеством циклов разряда/заряда. В ходе работы воздушно-цинковой батареи электролит попросту высыхает, либо проникает слишком глубоко в поры воздушного электрода. А поскольку осаждающийся цинк распределяется неравномерно, образуя разветвленную структуру, между электродами нередко происходят короткие замыкания.

Ученые пытаются найти выход. Американская компания ZAI решила эту проблему простой заменой электролита и добавлением свежих картриджей с цинком. Естественно, для этого потребуется развитая инфраструктура заправочных станций, на которых будет происходить смена окисленного активного материала в анодной кассете на свежий цинк.

И хотя экономическая составляющая проекта пока не проработана, производители утверждают, что стоимость такой «зарядки» будет существенно ниже заправки машины с ДВС. Кроме того, процесс смены активного материала потребует не более 10 минут. Даже сверхбыстрые аккумуляторы SCiB за это же время смогут восполнить только 50% своего потенциала. В прошлом году корейская компания Leo Motors уже продемонстрировала воздушно-цинковые батареи ZAI на своем электрическом грузовике.

Работает над усовершенствованием Zinc-Air батареи и технологическая фирма из Швейцарии ReVolt. Она предложила специальные гелеобразующие и вяжущие добавки, контролирующие влажность и форму цинкового электрода, а также новые катализаторы, которые существенно улучшают работу элементов.

Все же инженерам обеих компаний так и не удалось преодолеть рубеж в 200 циклов разряда/заряда Zinc-Air. Поэтому говорить о воздушно-цинковых элементах, как об электромобильных батареях, пока рано.

Рекомендуем также статью о литий-воздушном аккумуляторе.

Новости по теме

Воздушно-цинковые элементы (Zinc-Air) – возможная альтернатива литию

Компания Volvo представила аккумулятор в виде кузовных панелей

После трех с половиной лет исследований компания Volvo продемонстрировала первый прототип S80 с уникальным накопителем энергии,...

подробнее

 
Воздушно-цинковые элементы (Zinc-Air) – возможная альтернатива литию

Технология Aluminum-Celmet позволит увеличить энергоемкость литиевых аккумуляторов в 1.5-3 раза

В 2006 году компания SEI (Sumitomo Electric Industries) открыла производство оптических волокон, кабелей, проводов и других электрических...

подробнее

 
Воздушно-цинковые элементы (Zinc-Air) – возможная альтернатива литию

McKinsey: к 2020 году электрические машины станут дешевле на 30-40%

Международная компания McKinsey, предоставляющая услуги в области управленческого консалтинга, подготовила доклад, в котором...

подробнее

 
Воздушно-цинковые элементы (Zinc-Air) – возможная альтернатива литию

Toyota пустит на рециклинг аккумуляторы своих гибридов вышедших из эксплуатации

Литий-ионные и никель-металлгидридные аккумуляторы гибридных автомобилей Тойота, вышедших из эксплуатации, будут подвержены  повторному...

подробнее

 
Воздушно-цинковые элементы (Zinc-Air) – возможная альтернатива литию

Американские ученые из лаборатории Sandia сделали ещё один шаг в сторону более ёмких проточных батарей

В конце прошлого года ученые из Массачусетского технологического института заявили о своей новой разработке – полутвердой проточной ячейки...

подробнее

 
Воздушно-цинковые элементы (Zinc-Air) – возможная альтернатива литию

К 2017 году цены на литий-ионные аккумуляторы сократятся на треть

Стоимость литий-ионных аккумуляторных батарей, используемых в электромобилях, упадет примерно на треть уже к 2017 году. Это произойдет за...

подробнее

 

Добавить комментарий

co2 neutral with kaufDA.de - local offers and coupons