Nóta an Eagarthóra: Is í an teicneolaíocht leictreach todhchaí an domhain ghlais, agus is í an teicneolaíocht ceallraí bunús na teicneolaíochta leictreachais agus an eochair chun forbairt mhórscála na teicneolaíochta leictreachais a shrianadh. Is iad ceallraí litiam-ian an príomhtheicneolaíocht ceallraí reatha, a bhfuil dlús fuinnimh maith agus éifeachtúlacht ard acu. Mar sin féin, is dúil annamh é litiam a bhfuil costas ard agus acmhainní teoranta aige. Ag an am céanna, de réir mar a fhásann úsáid foinsí fuinnimh in-athnuaite, ní leor dlús fuinnimh ceallraí litiam-ian a thuilleadh. Conas freagairt? Tá Mayank Jain tar éis stoc a dhéanamh de roinnt teicneolaíochtaí ceallraí a d'fhéadfaí a úsáid amach anseo. Foilsíodh an t-alt bunaidh ar medium leis an teideal: Todhchaí na Teicneolaíochta Ceallraí
Tá an domhan lán fuinnimh, agus táimid ag déanamh gach a bhfuil ar ár gcumas chun an fuinneamh sin a ghabháil agus úsáid mhaith a bhaint as. Cé gur éirigh níos fearr linn an t-aistriú chuig fuinneamh in-athnuaite a dhéanamh, níl mórán dul chun cinn déanta againn maidir le fuinneamh a stóráil.
Faoi láthair, is iad cadhnraí litiam-ian an caighdeán is airde i dteicneolaíocht ceallraí. Is cosúil gurb í an cheallraí seo an dlús fuinnimh is fearr, an éifeachtúlacht ard (thart ar 99%), agus an saolré fada.
Mar sin, cad atá cearr? De réir mar a leanann an fuinneamh in-athnuaite a ghabhaimid ag fás, ní leor dlús fuinnimh cadhnraí litiam-ian a thuilleadh.
Ós rud é gur féidir linn leanúint ar aghaidh ag táirgeadh cadhnraí i mbaisceanna, ní cosúil gur fadhb mhór í seo, ach is í an fhadhb atá ann ná gur miotal sách annamh é litiam, mar sin níl a chostas íseal. Cé go bhfuil costais táirgthe cadhnraí ag titim, tá an gá atá le stóráil fuinnimh ag méadú go tapa freisin.
Táimid tar éis teacht ar phointe ina mbeidh tionchar ollmhór ag an gceallraí ian litiam ar an tionscal fuinnimh a luaithe a bheidh siad monaraithe.
Is fíoras é dlús fuinnimh níos airde breoslaí iontaise, agus is fachtóir tionchair ollmhór é seo a chuireann bac ar an aistriú go spleáchas iomlán ar fhuinneamh in-athnuaite. Teastaíonn cadhnraí uainn a astaíonn níos mó fuinnimh ná ár meáchan.
Conas a oibríonn cadhnraí litiam-ian
Tá meicníocht oibre cadhnraí litiam cosúil le gnáthchadhnraí ceimiceacha AA nó AAA. Tá críochfoirt anóid agus catóide acu, agus leictrilít eatarthu. Murab ionann agus gnáthchadhnraí, is féidir an t-imoibriú urscaoilte i gceallraí ian litiam a aisiompú, mar sin is féidir an ceallraí a athluchtú arís agus arís eile.
Tá an catóid (críochfort +) déanta as fosfáit iarainn litiam, tá an anóid (críochfort-) déanta as graifít, agus tá graifít déanta as carbón. Níl sa leictreachas ach sreabhadh leictreon. Gineann na cadhnraí seo leictreachas trí iain litiam a bhogadh idir an anóid agus an catóid.
Nuair a mhuirearaítear iad, bogann na hiain go dtí an anóid, agus nuair a urscaoiltear iad, ritheann na hiain go dtí an catóid.
Is é an ghluaiseacht seo ian is cúis le gluaiseacht leictreon sa chiorcad, mar sin tá baint ag gluaiseacht ian litiam agus gluaiseacht leictreon.
Ceallraí anóid sileacain
Tá go leor cuideachtaí móra gluaisteán ar nós BMW ag infheistiú i bhforbairt cadhnraí anóid sileacain. Cosúil le gnáthchadhnraí litiam-ian, úsáideann na cadhnraí seo anóid litiam, ach in ionad anóid atá bunaithe ar charbón, úsáideann siad sileacan.
Mar anóid, is fearr sileacan ná graifít mar go dteastaíonn 4 adamh carbóin uaidh chun litiam a shealbhú, agus is féidir le 1 adamh sileacain 4 ian litiam a shealbhú. Is uasghrádú mór é seo ... rud a fhágann go bhfuil sileacan 3 huaire níos láidre ná graifít.
Mar sin féin, is claíomh faobharach fós é úsáid litiam. Tá an t-ábhar seo costasach fós, ach tá sé níos éasca freisin áiseanna táirgthe a aistriú go cealla sileacain. Má tá na cadhnraí go hiomlán difriúil, beidh ort an mhonarcha a athdhearadh go hiomlán, rud a laghdóidh tarraingteacht an athraithe beagán.
Déantar anóidí sileacain trí ghaineamh a chóireáil chun sileacan íon a tháirgeadh, ach is í an fhadhb is mó atá roimh thaighdeoirí faoi láthair ná go mbíonn anóidí sileacain ag at nuair a úsáidtear iad. Is féidir leis seo a bheith ina chúis le díghrádú ró-thapa ar an gceallraí. Tá sé deacair anóidí a tháirgeadh go mais freisin.
Ceallraí graifíne
Is cineál calóg carbóin é graifín a úsáideann an t-ábhar céanna le peann luaidhe, ach cosnaíonn sé go leor ama graifít a cheangal leis na calóga. Moltar graifín as a fheidhmíocht den scoth i go leor cásanna úsáide, agus tá cadhnraí ar cheann acu.
Tá roinnt cuideachtaí ag obair ar chadhnraí graiféine ar féidir iad a mhuirearú go hiomlán i gceann cúpla nóiméad agus a urscaoileadh 33 uair níos tapúla ná cadhnraí litiam-ian. Tá luach mór leis seo do fheithiclí leictreacha.
Ceallraí cúr
Faoi láthair, bíonn cadhnraí traidisiúnta déthoiseach. Cruachtar iad cosúil le ceallraí litiam nó rolltar suas iad cosúil le ceallraí tipiciúil AA nó litiam-ian.
Is coincheap nua é an ceallraí cúr a bhaineann le gluaiseacht muirir leictrigh i spás 3T.
Is féidir leis an struchtúr tríthoiseach seo an t-am luchtaithe a bhrostú agus an dlús fuinnimh a mhéadú, agus is cáilíochtaí thar a bheith tábhachtach iad seo den cheallraí. I gcomparáid leis an gcuid is mó de chadhnraí eile, níl aon leictrilítí leachtacha díobhálacha i gcadhnraí cúr.
Úsáideann cadhnraí cúr leictrilítí soladacha in ionad leictrilítí leachtacha. Ní hamháin go seolann an leictrilít seo iain litiam, ach inslíonn sé gléasanna leictreonacha eile freisin.
Tá an anóid a shealbhaíonn muirear diúltach na ceallraí déanta as copar cúrtha agus brataithe leis an ábhar gníomhach riachtanach.
Cuirtear leictrilít soladach i bhfeidhm timpeall an anóid ansin.
Ar deireadh, úsáidtear “taos dearfach” mar a thugtar air chun na bearnaí taobh istigh den cheallraí a líonadh.
Ceallraí Ocsaíd Alúmanaim
Tá ceann de na dlúis fuinnimh is mó ag na cadhnraí seo i measc na gceallraí eile. Tá a bhfuinneamh níos cumhachtaí agus níos éadroime ná cadhnraí litiam-ian reatha. Maíonn daoine áirithe gur féidir leis na cadhnraí seo 2,000 ciliméadar d'fheithiclí leictreacha a sholáthar. Cad é an coincheap seo? Mar thagairt, is é thart ar 600 ciliméadar an raon cúrsála uasta atá ag Tesla.
Is í an fhadhb atá leis na cadhnraí seo ná nach féidir iad a mhuirearú. Táirgeann siad hiodrocsaíd alúmanaim agus scaoileann siad fuinneamh trí imoibriú alúmanaim agus ocsaigine in leictrilít uiscebhunaithe. Ídíonn úsáid cadhnraí alúmanam mar anóid.
Ceallraí sóidiam
Faoi láthair, tá eolaithe Seapánacha ag obair ar chadhnraí a dhéanamh a úsáideann sóidiam in ionad litiam.
Bheadh sé seo ina chúis mhór suaiteachta, ós rud é go bhfuil cadhnraí sóidiam seacht n-uaire níos éifeachtaí ná cadhnraí litiam go teoiriciúil. Buntáiste ollmhór eile is ea gurb é sóidiam an séú dúil is saibhre i gcúlchistí an domhain, i gcomparáid le litiam, ar dúil neamhchoitianta í.
Am an phoist: 02 Nollaig 2019