16+
Регистрация
РУС ENG
http://www.eprussia.ru/epr/159/12241.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 19 (159) октябрь 2010 года

Литиевые машины будущего

В мае этого года переделанная на электротягу малолитражка Daihatsu Mira EV, детище Японского клуба электромобилей, пробежала 1003 километра на одном заряде аккумулятора.

Изобретатели уже подали заявку на регистрацию в Книге рекордов Гиннесса, ранее признавшей другое достижение той же команды с той же машиной в 555 километров пробега без подзарядки.

Новый рекорд был поставлен на автодроме в городе Симоцума. В течение 27,5 часа за рулем электромобиля сменяли друг друга семнадцать человек. Поддерживавшаяся скорость – 40 км/ч.

Ради снижения веса сиденья в машине заменили на углепластиковые «ковши», поставили шины с низким сопротивлением качению. В результате, в зависимости от веса пилота и его личного стиля вождения, замеренный на кольце расход энергии колебался от 60 до 75 ватт-часов на километр.

Подобные рекорды имеют слабое отношение к реальной «дорожной жизни». Однако, как уверяют разработчики, перед нами нечто вроде маяка, указывающего на дальнейший путь развития автомобильной техники.

Особо следует рассказать про аккумулятор на Mira EV. Это блок литиево-ионных батарей: 8320 цилиндрических элементов с суммарной максимальной емкостью 74 киловатт-часа.

Для сравнения, современный серийный электромобиль Nissan Leaf оснащен литиевой батареей на 24 киловатт-часа, которых ему хватает на 160 километров пробега. Почему не ставят больше? Пока это очень дорого.

При росте выпуска его цена, конечно, пойдет вниз. Но по сравнению с баком бензина все эти аккумуляторы все равно дают слишком мало энергии на килограмм веса.

Потому поиски лучшего решения не прекращаются. И, как ни удивительно, все тот же литий еще не сказал своего последнего слова. Он может обернуться несколькими привлекательными вариантами.

Многообещающе выглядят экспериментальные водно-литиевые и воздушно-литиевые батареи с удельной емкостью в три-десять раз большей, чем у обычных литиево-ионных аккумуляторов.

В этих устройствах литий реагирует с кислородом из окружающей среды. И это своего рода шаг от классических аккумуляторов в сторону топливных элементов, горючим в которых служит литий, а не водород.

Над литиево-воздушными аккумуляторами сейчас ломают головы в нескольких учреждениях. Одна из таких разработок – твердотельные перезаряжаемые безопасные ячейки LiO2, созданные прошлой осенью в университете Дейтона, США. Изобретатели предсказывают, что серийные модели такого типа превзойдут удельную емкость в 1000 ватт-часов на килограмм, а это в семь раз больше, чем у литиево-ионных аккумуляторов все того же Ниссана Leaf. Кстати, в литиево-ионных батареях при разряде и заряде тоже происходит восстановление и «сжигание» лития, только все реагенты остаются внутри устройства, поэтому весит оно немало. Использование внешнего кислорода как раз и позволяет новому типу батарей «поддерживать форму».

Как далеко смогут уехать автомобили с такими батареями, пока говорить рано, но, между тем, некоторые исследователи идут по этому пути еще дальше и рассматривают схемы, при которых транспортные средства будут питаться кассетами или картриджами с литием.

Многие помнят школьные уроки химии, на которых в пробирке показывали бурную реакцию крошечного кусочка какого‑нибудь щелочного металла (в частности, лития) и воды. В ходе такого процесса выделяются H2 и LiOH. Это эффектный, но не очень удобный для автомобиля способ синтеза водорода, к тому же его сложно контролировать.

А вот в японском Институте энергетических технологий разработали установку, которая позволяет получать при помощи лития сразу и водород, и электрический ток, причем контролируемым образом и безопасно.

Водно-литиевый электрохимический элемент здесь разделен на две камеры. В первой находится анод из металлического лития, погруженный в органический раствор LiClO4 – этиленкарбонат-диметилкарбонат. Во второй – катод из углерода в водном электролите (LiNO3/H2O). Между камерами – стенка из керамического электролита, пропускающего только ионы лития.

Работает устройство так: анод отдает электроны во внешнюю цепь и выделяет в раствор ионы лития, которые проникают во вторую камеру и попадают на катод. Там, забирая электроны из цепи, они восстанавливают воду, выделяя водород. Интенсивностью образования последнего легко управлять, контролируя ток во внешней цепи, то есть в нагрузке.

Логично представить, что на борту автомобиля такая ячейка может быть дополнена водородным топливным элементом, вырабатывающим энергию для электродвигателей или зарядки обычных (опять же литиевых) аккумуляторов.

Японские исследователи добавляют, что литий можно извлекать из солевых растворов (морской воды) при помощи солнечного света (вернее, солнечных электростанций), превращая таким образом легкий металл в высокоплотный промежуточный энергоноситель для зарядки автомобилей будущего. А поскольку в обычном топливном элементе «выхлопом» является вода, легко представить сочетание трех систем, замыкающих весь цикл и по литию, и по воде.

Для массового распространения таких устройств еще нужно преодолеть ряд трудностей вроде повышения проводимости и прочности керамического электролита и накопления плохо растворимого LiOH во второй камере. Тем не менее идея заслуживает внимания как экологичная альтернатива бензину на отдаленную перспективу.

Не менее экзотичной выглядит идея использовать как энергоноситель магний. Ее продвигает канадская компания MagPower Systems.

Общий замысел похож: можно попробовать добывать магний из морской воды при помощи энергии солнечных лучей и использовать этот металл как расходуемый материал в электрохимических элементах, вырабатывающих «из магния» ток.

Разработанное MagPower устройство – воздушно-магниевый топливный элемент – во многом напоминает более известные воздушно-цинковые батареи, но в деталях есть масса отличий. Внутри ячейки электрод из магния (или его сплава) отдает электроны во внешнюю цепь, забирая из раствора анионы OH и превращаясь в Mg(OH)2.
Однако внутри такой установки одновременно идет и реакция, которая для работы канадской батареи вредна: магний реагирует с водой, выделяя водород.

Если в системе японских ученых взаимодействие металла и H2O рассматривалось как главная цель, MagPower решила подавить синтез водорода, повышающий пожароопасность прибора и давление внутри него.

Для этого они придумали некий ингибитор, позволяющий свести синтез водорода к минимуму, а цепочку полезных реакций (дающих ток в нагрузку), напротив, спровоцировать.

Этот‑то состав, добавляемый в электролит, по мнению компании, открывает дорогу эффективным и совершенно чистым топливным ячейкам, работающим на магниевых сменных стержнях. В настоящее время технология находится на пути к коммерциализации.

По заверениям компании, MAFC обладают большим КПД, чем серийные водородные топливные элементы, при этом новая система дешевле, устройства содержат меньше деталей, магний (сплавы) несравненно проще хранить, MAFC меньше нагревается во время работы и так же спокойно переносит мороз в минус 20 градусов.

Кабельная арматура, Электромобили, Энергия , Провод, Электростанция,

Литиевые машины будущегоКод PHP" data-description="В мае этого года переделанная на электротягу малолитражка Daihatsu Mira EV, детище Японского клуба электромобилей, пробежала 1003 километра на одном заряде аккумулятора. <br>" data-url="https://www.eprussia.ru/epr/159/12241.htm"" data-image="https://www.eprussia.ru/upload/iblock/796/79603ae896f6b94ef6db1c0e8692df7f.jpg" >

Отправить на Email


Похожие Свежие Популярные

Войти или Зарегистрироваться, чтобы оставить комментарий.