Le batterie aria-aria garantiscono un'autonomia superiore a 1 km. Difetto? Sono usa e getta.

Pochi giorni fa, abbiamo toccato l'"ingegnere inventivo", "padre di otto figli", "veterano della marina" che "ha inventato batterie che utilizzavano alluminio e un misterioso elettrolita". Abbiamo trovato lo sviluppo dell'argomento poco attendibile - anche grazie alla fonte, il Daily Mail - ma il problema va integrato. Se gli inglesi avevano a che fare con batterie alluminio-aria, allora ... esistono davvero e possono davvero offrire un'autonomia di migliaia di chilometri.

L'inventore, descritto dal Daily Mail, "il padre di otto figli", è stato presentato come qualcuno che ha creato qualcosa di completamente nuovo (un elettrolita non tossico) ed è già in trattative per vendere la sua idea. Nel frattempo, il tema delle celle alluminio-aria è stato sviluppato per diversi anni.

Ma partiamo dall'inizio:

Sommario

• Batterie ad aria in alluminio: vivi veloce, muori giovane
  • Tesla Model 3 Long Range con una riserva di carica di 1+ km? può essere fatto
  • Batterie alluminio/aria Alcoa e Phinergy - ancora usa e getta ma ben progettate
  • Riepilogo o perché abbiamo criticato il Daily Mail

Le batterie alluminio-aria utilizzano la reazione dell'alluminio con le molecole di ossigeno e acqua. In una reazione chimica (le formule possono essere trovate su Wikipedia), si forma idrossido di alluminio e alla fine il metallo si lega all'ossigeno per formare allumina. La tensione scende piuttosto rapidamente, e quando tutto il metallo ha reagito, la cella smette di funzionare. A differenza delle batterie agli ioni di litio, Le celle aria-aria non possono essere ricaricate o riutilizzate..

Sono usa e getta.

Sì, questo è un problema, ma le celle hanno una caratteristica molto importante: densità gigantesca di energia immagazzinata in relazione alla massa... Ciò equivale a 8 kWh / kg. Nel frattempo, il livello attuale delle migliori celle agli ioni di litio è di 0,3 kWh/kg.

Tesla Model 3 Long Range con una riserva di carica di 1+ km? può essere fatto

Diamo un'occhiata a questi numeri: 0,3 kWh/kg per le migliori celle al litio moderne contro 8 kWh/kg per le celle in alluminio - il litio è quasi 27 volte peggio! Anche se teniamo conto che negli esperimenti le batterie alluminio-aria hanno raggiunto una densità di "soli" 1,3 kWh/kg (fonte), questa è comunque più di quattro volte migliore di quella delle celle al litio!

Quindi non è necessario essere un ottimo calcolatore per capirlo con la batteria Al-air Tesla Model 3 Long Range raggiungerà quasi 1 km a batteria invece degli attuali 730 km per gli ioni di litio... Non è molto meno di Varsavia a Roma, e meno di Varsavia a Parigi, Ginevra o Londra!

Purtroppo con le celle agli ioni di litio, dopo aver percorso 500 chilometri con Tesla, la colleghiamo al caricabatterie per il tempo suggerito dall'auto e proseguiamo. Quando si utilizzano celle Al-air, il conducente dovrà recarsi in una stazione in cui sarà necessario sostituire la batteria. O i suoi singoli moduli.

E mentre l'alluminio è economico come elemento, dover cucinare l'elemento da zero ogni volta annulla efficacemente i guadagni delle gamme più alte. Anche la corrosione dell'alluminio è un problema che si verifica anche quando la batteria non è in uso, ma questo problema è stato risolto conservando l'elettrolita in un contenitore separato e pompandolo quando è necessaria una batteria alluminio-aria.

Phinergy ha inventato questo:

Batterie alluminio/aria Alcoa e Phinergy - ancora usa e getta ma ben progettate

Le batterie ad aria sono pronte per l'uso commerciale beh, sono anche usati in applicazioni militari. Sono stati creati da Alcoa in collaborazione con Phinergy. In questi sistemi, l'elettrolita è in un contenitore separato e le singole celle sono piastre (cartucce) inserite nei loro scomparti dall'alto. Sembra:

Batteria per aereo (alluminio-aria) della società israeliana Alcoa. Notare il tubo sul lato della pompa dell'elettrolita Alcoa (c)

La batteria viene avviata pompando l'elettrolita attraverso i tubi (probabilmente per gravità, poiché la batteria funge da backup). Per caricare la batteria, rimuovere le cartucce usate dalla batteria e inserirne di nuove.

Pertanto, il proprietario della macchina porterà con sé il sistema pesante per utilizzarlo un giorno, se necessario. E quando si presenta la necessità di ricarica, l'auto deve essere sostituita da una persona con le qualifiche appropriate.

Rispetto alle celle agli ioni di litio, i vantaggi delle celle alluminio-aria sono costi di produzione inferiori, nessuna necessità di cobalto e ridotte emissioni di anidride carbonica durante la produzione. Lo svantaggio è l'uso una tantum e la necessità di riciclare le cartucce usate:

Riepilogo o perché abbiamo criticato il Daily Mail

Le celle a combustibile alluminio-aria (Al-air) esistono già, sono talvolta utilizzate e sono state sviluppate in modo piuttosto intenso negli ultimi dieci anni circa. Tuttavia, a causa della crescente densità di energia delle celle agli ioni di litio e della possibilità della loro ripetuta ricarica, l'argomento è svanito: soprattutto nell'industria automobilistica, dove sostituire regolarmente milioni di batterie è un compito vertiginoso..

Sospettiamo che l'inventore descritto dal Daily Mail probabilmente non abbia inventato nulla, ma abbia costruito lui stesso la cella alluminio-aria. Se, come descrive, ha bevuto elettrolita nelle dimostrazioni, deve aver usato acqua pura per questo scopo:

> Il padre di otto figli ha inventato la batteria da 2 km? Mmm, sì, ma no 🙂 [Daily Mail]

Il problema più grande con le batterie alluminio-aria non è che non esistono, esistono. Il problema con loro sono i costi una tantum e gli alti costi di sostituzione. Investire in una cella del genere prima o poi perderà senso economico rispetto alle batterie agli ioni di litio, perché la “ricarica” richiede una visita in officina e un operaio specializzato.

Ci sono circa 22 milioni di auto in Polonia. Secondo l'Ufficio statistico centrale della Polonia (GUS), percorriamo una media di 12,1 mila chilometri all'anno. Quindi, se assumiamo che le batterie alluminio-aria verranno sostituite in media ogni 1 chilometro (per un calcolo semplificato), ciascuna di queste auto dovrebbe visitare il garage 210 volte l'anno. Ognuna di queste auto ha visitato il garage in media ogni 10 giorni.

603 auto aspettano le batterie OGNI GIORNO., anche la domenica! Ma una tale sostituzione richiede l'aspirazione dell'elettrolita, la sostituzione dei moduli, il controllo di tutto questo. Qualcuno dovrà anche raccogliere questi moduli usati da tutto il paese per elaborarli in seguito.

Ora capisci da dove sono venute le nostre critiche?

Nota redazionale www.elekrowoz.pl: Il suddetto articolo del Daily Mail afferma che si tratta di una "pila a combustibile" e non di una "batteria". Tuttavia, a onor del vero, va aggiunto che “le celle a combustibile "ricadono nella definizione di" accumulatore "valido in Polonia. (vedi, ad esempio, QUI). Tuttavia, mentre una batteria alluminio-aria può (e dovrebbe) essere chiamata cella a combustibile, una batteria agli ioni di litio non può essere chiamata così.

Una cella a combustibile funziona secondo il principio di sostanze fornite dall'esterno, spesso incluso l'ossigeno, che reagisce con un altro elemento per formare un composto e rilasciare energia. Pertanto, la reazione di ossidazione è più lenta della combustione, ma più veloce della normale corrosione. Per invertire il processo, spesso è necessario un tipo di dispositivo completamente diverso.

D'altra parte, in una batteria agli ioni di litio, gli ioni si muovono tra gli elettrodi, quindi non c'è ossidazione.

Nota 2 all'edizione www.elektrowoz.pl: il sottotitolo “vivi intenso, muori giovane” è tratto da uno degli studi su questo argomento. Ci piace perché descrive le specifiche delle celle d'aria in alluminio.

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