Nota editoris: Ars electrica est futurum terrae viridis, et ars accumulatorum est fundamentum technologiae electricae et clavis ad coercendum progressum technologiae electricae in magna scala. Technologia accumulatorum hodie vulgaris est accumulatorum lithium-ion, quae bonam densitatem energiae et magnam efficientiam habent. Attamen lithium est elementum rarum cum alto pretio et opibus limitatis. Simul, cum usus fontium energiae renovabilis crescit, densitas energiae accumulatorum lithium-ion non iam sufficit. Quomodo respondendum est? Mayank Jain recensuit aliquas technologias accumulatorum quae in futuro adhiberi possunt. Articulus originalis in medium divulgatus est sub titulo: Futurum Ars Accumulatorum.
Terra plena est energiae, et nos omnia quae possumus facimus ut eam energiam capiamus et bene utamur. Quamquam melius in transitione ad energiam renovabilem egimus, non multum profecimus in energia conservanda.
In praesenti, summum exemplar technologiae accumulatorum est accumulatorum lithium-ion. Hic accumulator optimam densitatem energiae, magnam efficientiam (circiter 99%), et longam vitam habere videtur.
Quid igitur mali est? Cum energia renovabilis quam capimus crescat, densitas energiae accumulatorum lithium-ionum non iam sufficit.
Cum pilas per seriem producere pergere possimus, hoc non magni momenti videtur, sed problema est lithium metallum satis rarum esse, itaque pretium eius non humile est. Etsi sumptus productionis pilarum decrescunt, necessitas accumulationis energiae etiam celeriter crescit.
Ad punctum pervenimus ubi, semel fabricata batteria lithii-ionica, magnum momentum in industriam energiae habebit.
Maior densitas energiae fossilium combustibilium est res vera, et hoc est factor maximus qui transitionem ad dependentiam totalem ab energia renovabili impedit. Necesse est nobis accumulatoribus quae plus energiae quam pondus nostrum emittant.
Quomodo pilae lithium-ion operantur
Ratio operationis accumulatorum lithii similis est accumulatoribus chemicis AA vel AAA communibus. Anodum et cathodum terminales habent, et electrolytum intermedium. Dissimilis accumulatoribus communibus, reactio exonerationis in accumulatore lithii-ionico reversibilis est, ita accumulator iterum atque iterum reimpleri potest.
Cathodus (terminalis +) ex lithio ferro phosphate, anodus (terminalis -) ex graphito, et graphitus ex carbone constat. Electricitas est simpliciter fluxus electronum. Hae pilae electricitatem generant movendo iones lithii inter anodum et cathodum.
Cum onerantur, iones ad anodum moventur, cum autem exonerantur, iones ad cathodum currunt.
Hic motus ionum motum electronum in circuitu efficit, ergo motus ionum lithii et motus electronum inter se conexi sunt.
Accumulator anodicus silicii
Multae magnae societates autocineticae, velut BMW, in evolutionem accumulatorum anodorum siliconis pecuniam collocaverunt. Sicut accumulatores lithium-ionicos communes, hi accumulatores anodos lithium utuntur, sed loco anodorum carbonis, siliconis utuntur.
Ut anodus, silicium graphito praestat, quia quattuor atomos carbonis requirit ad lithium tenendum, et unus atomus silicii quattuor iones lithii tenere potest. Haec est emendatio magna... silicium ter validius quam graphitum facit.
Nihilominus, usus lithii adhuc anceps est gladius. Haec materia adhuc cara est, sed etiam facilius est officinas productionis ad cellulas silicii transferre. Si pilae omnino diversae sunt, officina omnino redesignanda erit, quod efficiet ut attractio commutationis paulum minuatur.
Anodi siliconis fiunt harena tractata ad silicium purum producendum, sed maximum problema quod investigatores nunc affrontant est anodi siliconis tumescentes cum adhibentur. Hoc potest efficere ut accumulator nimis cito degradetur. Difficile etiam est anodos in magna copia producere.
Accumulator graphenus
Graphenum est genus laminae carbonis quae eadem materia ac stilus utitur, sed multum temporis requiritur ad graphitum laminis adhaerendum. Graphenum propter excellentem efficaciam in multis usibus laudatur, et pilae inter eas sunt.
Nonnullae societates in accumulatoribus graphenis laborant, qui intra minuta plene onerari et triginta ter celerius quam accumulatores lithium-ion exonerari possunt. Hoc magni momenti est vehiculis electricis.
Accumulator spumae
Hodie, pilae traditionales bidimensionales sunt. Aut instar pilae lithii congestae sunt, aut instar typicae pilae AA vel lithii-ionicae convolutae.
Accumulator spumae est conceptus novus qui motum caricae electricae in spatio tridimensionali implicat.
Haec structura tridimensionalis tempus onerationis accelerare et densitatem energiae augere potest, quae sunt qualitates maximi momenti in accumulatore. Comparatae cum plerisque aliis accumulatoribus, accumulatores spumosi nullos electrolytos liquidos noxios habent.
Accumulatores spumosi electrolyta solida loco electrolytorum liquidorum utuntur. Hic electrolytus non solum iones lithii conducit, sed etiam alia instrumenta electronica insulat.
Anodus qui negativam caricam pilae tenet ex cupro spumato factus et materia activa necessaria obductus est.
Deinde electrolytum solidum circa anodum applicatur.
Denique, quae "pasta positiva" appellatur, adhibitur ad hiatus intra batteriam implendos.
Accumulator Aluminii Oxidi
Hae pilae inter maximas densitates energiae omnium pilarum habent. Energia earum potentior et levior est quam hodiernae pilae lithium-ion. Quidam affirmant has pilas duo milia chiliometrorum vehiculis electricis praebere posse. Quid est haec notio? Ad comparationem, maxima spatia Teslae percurrendi circiter sescenti chiliometra est.
Difficultas harum batteriarum est quod impleri non possunt. Aluminium hydroxidum gignunt et energiam liberant per reactionem aluminii et oxygenii in electrolyto aquoso. Usus batteriarum aluminium ut anodum consumit.
Accumulator natrii
In praesenti, viri docti Iapones in fabricandis batteriebus quae natrio loco lithii utuntur laborant.
Hoc perturbationem afferret, cum pilae natrii theoretice septies efficaciores sint quam pilae lithii. Aliud magnum commodum est quod natrium sextum elementum ditissimum in tellure reservatur, comparatum cum lithio, quod elementum rarum est.
Tempus publicationis: II Kal. Dec. MMXIX