Technologien der Zukunft, die nicht in die Welt übersetzt werden wollen

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 16:01

Aus meiner Sicht sind dies die üblichen Tricks von Parasiten. Und das alles nur um des Profits willen (Gewinn)!

Für die heutige Zivilisation geschah dies alles während der Zeit von Tesla. Aber die Parasiten haben dann klar verstanden, dass sie enden werden, wenn die Menschen Zugang zu kostenloser Energie haben.

Alle Erfindungen wurden unter dem Tuch versteckt, wo sie jetzt alle sind.

Und das so lange, bis die aktuelle Entwicklung der "Wissenschaft" nicht in eine echte Sackgasse gerät. Und entweder ergeben sich die Parasiten und öffnen eine Truhe mit den Erfindungen aller Wissenschaftler, die sie getötet haben (was unwahrscheinlich ist).

Oder die Parasiten versuchen erneut, eine Katastrophe planetarischen Ausmaßes zu arrangieren, um alle in die Steinzeit zurückzutreiben und von vorne anzufangen - für sie ist dies die ideale Option.

Womit wollen wir "essen"?

Es ist paradox, aber trotz des enormen Weges, den die Elektronik in den letzten 30 Jahren gemacht hat, sind alle mobilen Geräte immer noch mit Lithium-Ionen-Akkus ausgestattet, die bereits 1991 auf den Markt kamen, als der übliche CD-Player die Königsklasse der Technik war in tragbarer Technologie gedacht.

Viele nützliche Eigenschaften neuer Samples in Elektronik und Gadgets werden durch die spärliche Stromversorgung dieser Geräte aus einem mobilen Akku ausgeglichen. Wissenschaftliche Seife und Erfinder wären längst vorgetreten, aber sie werden vom "Anker" der Batterie gehalten.

Schauen wir uns an, welche Technologien die Welt der Elektronik in Zukunft verändern können.

Zuerst eine kleine Geschichte

Am häufigsten werden Lithium-Ionen-Akkus (Li-Ion) in mobilen Geräten (Laptops, Mobiltelefone, PDAs und andere) verwendet. Dies liegt an ihren Vorteilen gegenüber den bisher weit verbreiteten Nickel-Metallhydrid (Ni-MH) und Nickel-Cadmium (Ni-Cd) Akkus.

Li-Ionen-Akkus haben viel bessere Parameter. Allerdings ist zu bedenken, dass Ni-Cd-Akkus einen wichtigen Vorteil haben: die Fähigkeit, hohe Entladeströme bereitzustellen. Diese Eigenschaft ist nicht von entscheidender Bedeutung, wenn Laptops oder Mobiltelefone mit Strom versorgt werden (wo der Anteil von Li-Ion 80% erreicht und ihr Anteil immer mehr wird), aber es gibt einige Geräte, die zum Beispiel hohe Ströme verbrauchen, alle Arten von Elektrowerkzeugen, Elektrorasierern usw. S. Bisher waren diese Geräte fast ausschließlich die Domäne von Ni-Cd-Akkus. Derzeit wird jedoch, insbesondere im Zusammenhang mit der Beschränkung der Verwendung von Cadmium gemäß der RoHS-Richtlinie, intensiv an der Schaffung cadmiumfreier Batterien mit hohem Entladestrom geforscht.

Primärzellen ("Batterien") mit Lithiumanode tauchten Anfang der 70er Jahre des 20. Jahrhunderts auf und fanden aufgrund ihrer hohen spezifischen Energie und anderer Vorteile schnell Anwendung. So wurde der langjährige Wunsch verwirklicht, eine chemische Stromquelle mit dem aktivsten Reduktionsmittel, einem Alkalimetall, zu schaffen, wodurch sowohl die Betriebsspannung der Batterie als auch deren spezifische Energie drastisch gesteigert werden konnte. Wenn die Entwicklung von Primärzellen mit Lithiumanode von relativ schnellem Erfolg gekrönt wurde und solche Zellen ihren Platz als Stromversorgung für tragbare Geräte fest einstellten, geriet die Herstellung von Lithiumbatterien auf grundlegende Schwierigkeiten, deren Überwindung mehr als 20 Jahre dauerte.

Nach vielen Tests in den 1980er Jahren stellte sich heraus, dass sich das Problem der Lithiumbatterien um die Lithiumelektroden dreht. Genauer gesagt rund um die Aktivität von Lithium: Die während des Betriebs ablaufenden Prozesse führten am Ende zu einer heftigen Reaktion, die als "Lüften mit Flammenaustritt" bezeichnet wird. 1991 wurde eine Vielzahl von Lithium-Akkus in die Produktionsstätten zurückgerufen, die erstmals als Stromquelle für Mobiltelefone eingesetzt wurden. Der Grund ist, dass während eines Gesprächs bei maximaler Stromaufnahme eine Flamme aus dem Akku ging und das Gesicht des Handynutzers verbrannte.

Aufgrund der inhärenten Instabilität von metallischem Lithium, insbesondere während des Ladens, hat sich die Forschung auf das Gebiet der Entwicklung einer Batterie ohne die Verwendung von Li, aber unter Verwendung seiner Ionen verlagert. Obwohl Lithium-Ionen-Batterien eine geringfügig geringere Energiedichte als Lithium-Batterien bieten, sind Li-Ionen-Batterien sicher, wenn sie mit den richtigen Lade- und Entladebedingungen versorgt werden. Sie sind jedoch nicht immun gegen Explosionen.

Auch in diese Richtung, während alles versucht, sich zu entwickeln und nicht stehen zu bleiben. Wissenschaftler der Nanyang Technological University (Singapur) haben beispielsweise entwickelt ein neuartiger Lithium-Ionen-Akku mit rekordverdächtiger Leistung … Zunächst lädt es in 2 Minuten auf 70 % seiner maximalen Kapazität. Zweitens funktioniert die Batterie seit über 20 Jahren nahezu ohne Degradation.

Was können wir als nächstes erwarten?

Natrium

Nach Ansicht vieler Forscher soll dieses Alkalimetall das teure und seltene Lithium ersetzen, das zudem chemisch aktiv und brandgefährlich ist. Das Funktionsprinzip von Natriumbatterien ist ähnlich wie bei Lithium - sie verwenden Metallionen zur Ladungsübertragung.

Wissenschaftler verschiedener Labore und Institute kämpfen seit vielen Jahren mit den Nachteilen der Natriumtechnologie, wie langsames Laden und niedrige Ströme. Einige von ihnen konnten das Problem lösen. So sind beispielsweise Vorserienmuster von poadBit-Akkus in fünf Minuten aufgeladen und haben die eineinhalb- bis zweifache Kapazität. Nach mehreren Auszeichnungen in Europa, wie dem Innovation Radar Prize, dem Eureka Innovest Award und mehreren anderen, wechselte das Unternehmen zu Zertifizierung, Fabrikbau und Erlangung von Patenten.

Graphen

Graphen ist ein flaches Kristallgitter aus Kohlenstoffatomen mit einer Dicke von einem Atom. Dank seiner großen Oberfläche in einem kompakten Volumen, die Ladung speichern kann, ist Graphen eine ideale Lösung für die Herstellung kompakter Superkondensatoren.

Es gibt bereits Versuchsmodelle mit einer Kapazität von bis zu 10.000 Farad! Ein solcher Superkondensator wurde von Sunvault Energy in Zusammenarbeit mit Edison Power entwickelt. Die Entwickler behaupten, dass sie in Zukunft ein Modell präsentieren werden, dessen Energie ausreicht, um ein ganzes Haus zu versorgen.

Solche Superkondensatoren haben viele Vorteile: die Möglichkeit einer fast sofortigen Aufladung, Umweltfreundlichkeit, Sicherheit, Kompaktheit und auch geringe Kosten. Dank der neuen Technologie zur Herstellung von Graphen, ähnlich dem Drucken auf einem 3D-Drucker, verspricht Sunvault die Kosten für Batterien fast zehnmal niedriger als die von Lithium-Ionen-Technologien. Allerdings ist die industrielle Produktion noch in weiter Ferne.

Sanvault hat auch Konkurrenten. Eine Gruppe von Wissenschaftlern der University of Swinburn, Australien, stellte außerdem einen Graphen-Superkondensator vor, der in seiner Kapazität mit Lithium-Ionen-Batterien vergleichbar ist. Es kann in wenigen Sekunden aufgeladen werden. Darüber hinaus ist es flexibel, sodass es in Geräten verschiedener Formfaktoren und sogar in eleganter Kleidung verwendet werden kann.

Atombatterien

Atombatterien sind immer noch sehr teuer. Vor ein paar Jahren gab es Hier sind die Informationen zur Atombatterie. Mit den bekannten Lithium-Ionen-Batterien werden sie in naher Zukunft nicht mithalten können, aber wir dürfen sie nicht vergessen, denn wesentlich interessanter als Akkus sind Quellen, die seit 50 Jahren ununterbrochen Energie erzeugen.

Ihr Funktionsprinzip ähnelt in gewisser Weise dem Betrieb von Solarzellen, nur dass anstelle der Sonne die Energiequelle in ihnen Isotope mit Betastrahlung sind, die dann von Halbleiterelementen absorbiert werden.

Im Gegensatz zu Gammastrahlung ist Betastrahlung praktisch harmlos. Es ist ein Strom geladener Teilchen und wird leicht durch dünne Schichten spezieller Materialien abgeschirmt. Es wird auch aktiv von der Luft aufgenommen.

Die Entwicklung solcher Batterien wird heute in vielen Instituten betrieben. In Russland haben NUST MISIS, MIPT und NPO Luch ihre gemeinsame Arbeit in diese Richtung angekündigt. Zuvor wurde ein ähnliches Projekt von der Tomsker Polytechnischen Universität ins Leben gerufen. Hauptsubstanz in beiden Projekten ist Nickel-63, das durch Neutronenbestrahlung des Nickel-62-Isotops in einem Kernreaktor mit radiochemischer Weiterverarbeitung und Abscheidung in Gaszentrifugen gewonnen wird. Der erste Prototyp der Batterie soll 2017 fertig sein.

Solche Beta-Volta-Netzteile sind jedoch leistungsarm und extrem teuer. Im Falle einer russischen Entwicklung können die geschätzten Kosten einer Miniaturstromquelle bis zu 4,5 Millionen Rubel betragen.

Nickel-63 hat auch Konkurrenten. So experimentiert beispielsweise die University of Missouri seit langem mit Strontium-90, und auf Tritium basierende Miniatur-Beta-Volta-Batterien sind im Handel zu finden. Zu einem Preis von rund tausend Dollar können sie verschiedene Herzschrittmacher, Sensoren mit Strom versorgen oder die Selbstentladung von Lithium-Ionen-Akkus kompensieren.

Experten sind vorerst ruhig

Trotz Annäherung an die Massenproduktion der ersten Natriumbatterien und aktiver Arbeit an Graphen-Netzteilen sagen Branchenexperten für die nächsten Jahre keine Revolutionen voraus.

Das unter Rusnano operierende und in Russland Lithium-Ionen-Batterien produzierende Unternehmen Liteko sieht bislang keine Gründe für eine Verlangsamung des Marktwachstums. „Die stetige Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien ist vor allem auf ihre hohe spezifische Energie (gespeichert pro Massen- oder Volumeneinheit) zurückzuführen. Diesem Parameter nach haben sie unter den derzeit in Serie produzierten wiederaufladbaren chemischen Stromquellen keine Konkurrenz.“Kommentare im Unternehmen.

Im Falle eines kommerziellen Erfolgs der gleichen NatriumpoadBit-Batterien kann der Markt jedoch in wenigen Jahren neu formatiert werden. Es sei denn, die Eigentümer und Aktionäre wollen mit der neuen Technologie zusätzliches Geld verdienen.