การเปิดตัวแบตเตอรี่สังกะสี-อากาศขนาดกะทัดรัดสู่ตลาดมวลชนสามารถเปลี่ยนแปลงสถานการณ์ในส่วนของตลาดของอุปกรณ์จ่ายไฟอัตโนมัติขนาดเล็กสำหรับคอมพิวเตอร์แล็ปท็อปและอุปกรณ์ดิจิทัลได้อย่างมาก

ปัญหาพลังงาน

และในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา คอมพิวเตอร์แล็ปท็อปและอุปกรณ์ดิจิทัลต่างๆ มีจำนวนเพิ่มขึ้นอย่างมาก ซึ่งหลายเครื่องเพิ่งออกสู่ตลาดเมื่อไม่นานมานี้ กระบวนการนี้เร่งขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเนื่องจากความนิยมที่เพิ่มขึ้นของโทรศัพท์มือถือ

ในทางกลับกัน การเติบโตอย่างรวดเร็วของจำนวนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาทำให้ความต้องการแหล่งไฟฟ้าอัตโนมัติเพิ่มขึ้นอย่างมาก โดยเฉพาะแบตเตอรี่และตัวเก็บประจุประเภทต่างๆ

ปัญหาของแหล่งพลังงานทดแทนอัตโนมัตินั้นรุนแรงมากในส่วนของพีซีแบบพกพา เทคโนโลยีสมัยใหม่ทำให้สามารถสร้างแล็ปท็อปที่ไม่ด้อยกว่าในด้านฟังก์ชันการทำงานและประสิทธิภาพของระบบเดสก์ท็อปที่มีคุณสมบัติครบถ้วน อย่างไรก็ตามการขาดแหล่งพลังงานอิสระที่มีประสิทธิภาพเพียงพอทำให้ผู้ใช้แล็ปท็อปขาดข้อดีหลักประการหนึ่งของคอมพิวเตอร์ประเภทนี้นั่นคือความคล่องตัว ตัวบ่งชี้ที่ดีสำหรับแล็ปท็อปสมัยใหม่ที่มีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคืออายุการใช้งานแบตเตอรี่ประมาณ 4 ชั่วโมง 1 แต่สำหรับการทำงานเต็มรูปแบบในสภาพเคลื่อนที่ไม่เพียงพออย่างชัดเจน (เช่นเที่ยวบินจากมอสโกวไปโตเกียวใช้เวลาประมาณ 10 ชั่วโมง และจากมอสโกถึงลอสแองเจลิส) เกือบ 15 ปี)

วิธีแก้ปัญหาหนึ่งในการเพิ่มอายุการใช้งานแบตเตอรี่ของพีซีแบบพกพาคือการเปลี่ยนจากแบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์และลิเธียมไอออนที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบันไปเป็นเซลล์เชื้อเพลิงเคมี 2 เซลล์เชื้อเพลิงที่มีแนวโน้มมากที่สุดในแง่ของการใช้งานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาและพีซีคือเซลล์เชื้อเพลิงที่มีอุณหภูมิการทำงานต่ำ เช่น PEM (เมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน) และ DMCF (เซลล์เชื้อเพลิงเมทานอลโดยตรง) สารละลายน้ำของเมทิลแอลกอฮอล์ (เมทานอล) 3 ถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับองค์ประกอบเหล่านี้

อย่างไรก็ตาม ในขั้นตอนนี้ เป็นการมองโลกในแง่ดีเกินไปที่จะอธิบายอนาคตของเซลล์เชื้อเพลิงเคมีด้วยโทนสีชมพูเพียงอย่างเดียว ความจริงก็คือมีอุปสรรคอย่างน้อยสองประการต่อการกระจายมวลของเซลล์เชื้อเพลิงในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพา ประการแรก เมทานอลเป็นสารที่ค่อนข้างเป็นพิษ ซึ่งบ่งบอกถึงความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับความหนาแน่นและความน่าเชื่อถือของตลับเชื้อเพลิง ประการที่สอง เพื่อให้แน่ใจว่าอัตราปฏิกิริยาเคมีในเซลล์เชื้อเพลิงที่มีอุณหภูมิการทำงานต่ำจะยอมรับได้ จึงจำเป็นต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา ปัจจุบันตัวเร่งปฏิกิริยาที่ทำจากแพลตตินัมและโลหะผสมถูกนำมาใช้ในเซลล์ PEM และ DMCF แต่ปริมาณสำรองตามธรรมชาติของสารนี้มีน้อยและมีราคาสูง ตามทฤษฎีแล้วมีความเป็นไปได้ที่จะแทนที่แพลตตินัมด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาอื่นๆ แต่จนถึงขณะนี้ยังไม่มีทีมใดที่มีส่วนร่วมในการวิจัยในทิศทางนี้สามารถหาทางเลือกที่ยอมรับได้ ปัจจุบัน ปัญหาที่เรียกว่าแพลตตินัมอาจเป็นอุปสรรคร้ายแรงที่สุดต่อการนำเซลล์เชื้อเพลิงไปใช้ในพีซีแบบพกพาและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อย่างกว้างขวาง

1 หมายถึงระยะเวลาการใช้งานจากแบตเตอรี่มาตรฐาน

2 ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเซลล์เชื้อเพลิงสามารถอ่านได้ในบทความ “เซลล์เชื้อเพลิง: ปีแห่งความหวัง” ซึ่งตีพิมพ์ในฉบับที่ 1 ปี 2548

เซลล์ PEM 3 เซลล์ที่ทำงานด้วยก๊าซไฮโดรเจนมีการติดตั้งตัวแปลงในตัวเพื่อผลิตไฮโดรเจนจากเมทานอล

องค์ประกอบของสังกะสีอากาศ

แม้ว่าผู้เขียนสิ่งพิมพ์หลายฉบับจะถือว่าแบตเตอรี่สังกะสี-อากาศและตัวสะสมพลังงานเป็นหนึ่งในประเภทย่อยของเซลล์เชื้อเพลิง แต่สิ่งนี้ไม่เป็นความจริงทั้งหมด เมื่อคุ้นเคยกับการออกแบบและหลักการทำงานขององค์ประกอบสังกะสีอากาศแม้ในแง่ทั่วไปแล้ว เราก็สามารถสรุปได้อย่างชัดเจนว่า การพิจารณาพวกมันเป็นแหล่งพลังงานอิสระประเภทอื่นนั้นถูกต้องมากกว่า

การออกแบบเซลล์เซลล์ซิงค์แอร์ประกอบด้วยแคโทดและแอโนดที่แยกจากกันด้วยอิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์และตัวแยกเชิงกล อิเล็กโทรดการแพร่กระจายก๊าซ (GDE) ใช้เป็นแคโทด ซึ่งเป็นเมมเบรนที่น้ำซึมผ่านได้ ซึ่งช่วยให้สามารถรับออกซิเจนจากอากาศในชั้นบรรยากาศที่หมุนเวียนผ่านได้ “เชื้อเพลิง” คือสังกะสีแอโนด ซึ่งถูกออกซิไดซ์ระหว่างการทำงานของเซลล์ และตัวออกซิไดซ์คือออกซิเจนที่ได้รับจากอากาศในชั้นบรรยากาศที่เข้ามาทาง “รูหายใจ”

ที่แคโทดจะเกิดปฏิกิริยาการลดกระแสไฟฟ้าของออกซิเจนซึ่งผลิตภัณฑ์ซึ่งมีไอออนไฮดรอกไซด์ที่มีประจุลบ:

O 2 + 2H 2 O +4e 4OH – .

ไอออนของไฮดรอกไซด์จะเคลื่อนที่ในอิเล็กโทรไลต์ไปยังขั้วบวกสังกะสี ซึ่งเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของสังกะสี โดยปล่อยอิเล็กตรอนที่กลับสู่แคโทดผ่านวงจรภายนอก:

สังกะสี + 4OH – สังกะสี(OH) 4 2– + 2e

สังกะสี(OH) 4 2– ZnO + 2OH – + H 2 O

เห็นได้ชัดว่าเซลล์สังกะสี-อากาศไม่ตกอยู่ภายใต้การจำแนกประเภทของเซลล์เชื้อเพลิงเคมี ประการแรก เซลล์เหล่านี้ใช้อิเล็กโทรดสิ้นเปลือง (แอโนด) และประการที่สอง เชื้อเพลิงจะถูกวางไว้ในเซลล์ในตอนแรก และไม่ได้จ่ายให้ระหว่างการทำงานจาก ภายนอก

แรงดันไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดของเซลล์หนึ่งเซลล์ของเซลล์สังกะสี-อากาศคือ 1.45 V ซึ่งใกล้เคียงกับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่อัลคาไลน์ (อัลคาไลน์) มาก

หากจำเป็น เพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น สามารถรวมเซลล์หลายเซลล์ที่ต่ออนุกรมกันเป็นแบตเตอรี่ได้

สิ่งสำคัญคือองค์ประกอบสังกะสีแอร์เป็นผลิตภัณฑ์ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมาก วัสดุที่ใช้ในการผลิตไม่เป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อม และสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้หลังจากการรีไซเคิล ผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยาของธาตุซิงค์แอร์ (น้ำและซิงค์ออกไซด์) ยังปลอดภัยต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อมอย่างแน่นอน ซิงค์ออกไซด์ยังใช้เป็นส่วนประกอบหลักของแป้งเด็กอีกด้วย

ในบรรดาคุณสมบัติการดำเนินงานขององค์ประกอบสังกะสีอากาศ ข้อดีต่างๆ เช่น อัตราการคายประจุเองต่ำในสถานะไม่เปิดใช้งาน และการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของค่าแรงดันไฟฟ้าในระหว่างการคายประจุ (กราฟการปล่อยประจุแบบแบน)

ข้อเสียบางประการขององค์ประกอบสังกะสีแอร์คืออิทธิพลของความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศที่เข้ามาต่อลักษณะขององค์ประกอบ ตัวอย่างเช่น สำหรับเซลล์อากาศสังกะสีที่ออกแบบมาเพื่อการทำงานในสภาวะความชื้นในอากาศสัมพัทธ์ 60% เมื่อความชื้นเพิ่มขึ้นถึง 90% อายุการใช้งานจะลดลงประมาณ 15%

จากแบตเตอรี่สู่แบตเตอรี่

ตัวเลือกที่ง่ายที่สุดสำหรับการใช้เซลล์สังกะสีอากาศคือแบตเตอรี่แบบใช้แล้วทิ้ง เมื่อสร้างส่วนประกอบสังกะสี-อากาศที่มีขนาดและกำลังขนาดใหญ่ (เช่น มีไว้สำหรับให้พลังงานแก่โรงไฟฟ้าในรถยนต์) สามารถเปลี่ยนตลับสังกะสีแอโนดได้ ในกรณีนี้หากต้องการต่ออายุพลังงานสำรองก็เพียงพอที่จะถอดคาสเซ็ตต์ด้วยอิเล็กโทรดที่ใช้แล้วและติดตั้งอันใหม่เข้าที่ อิเล็กโทรดที่ใช้แล้วสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้โดยใช้วิธีเคมีไฟฟ้าในสถานประกอบการเฉพาะทาง

หากเราพูดถึงแบตเตอรี่ขนาดกะทัดรัดที่เหมาะสำหรับใช้ในพีซีแบบพกพาและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การใช้งานตัวเลือกกับตลับสังกะสีแอโนดแบบเปลี่ยนได้นั้นเป็นไปไม่ได้เนื่องจากแบตเตอรี่มีขนาดเล็ก นี่คือสาเหตุที่เซลล์อากาศสังกะสีขนาดกะทัดรัดส่วนใหญ่ในท้องตลาดในปัจจุบันจึงเป็นแบบใช้แล้วทิ้ง แบตเตอรี่สังกะสีอากาศขนาดเล็กแบบใช้แล้วทิ้งผลิตโดย Duracell, Eveready, Varta, Matsushita, GP รวมถึง Energia ขององค์กรในประเทศ การใช้งานหลักสำหรับแหล่งพลังงานดังกล่าว ได้แก่ เครื่องช่วยฟัง วิทยุแบบพกพา อุปกรณ์ถ่ายภาพ ฯลฯ

ในปัจจุบัน หลายบริษัทผลิตแบตเตอรี่ซิงค์แอร์แบบใช้แล้วทิ้ง

เมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมา AER ได้ผลิตแบตเตอรี่ Power Slice ซิงค์แอร์ที่ออกแบบมาสำหรับคอมพิวเตอร์แล็ปท็อป รายการเหล่านี้ได้รับการออกแบบสำหรับแล็ปท็อป Omnibook 600 และ Omnibook 800 series ของ Hewlett-Packard

อายุการใช้งานแบตเตอรี่อยู่ระหว่าง 8 ถึง 12 ชั่วโมง

โดยหลักการแล้ว ยังมีความเป็นไปได้ในการสร้างเซลล์สังกะสีอากาศแบบชาร์จได้ (แบตเตอรี่) ซึ่งเมื่อเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายกระแสภายนอก ปฏิกิริยาการลดสังกะสีจะเกิดขึ้นที่ขั้วบวก อย่างไรก็ตาม การดำเนินโครงการดังกล่าวในทางปฏิบัติได้ถูกขัดขวางมานานแล้วจากปัญหาร้ายแรงที่เกิดจากคุณสมบัติทางเคมีของสังกะสี ซิงค์ออกไซด์ละลายได้ดีในอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นด่าง และในรูปแบบละลายนั้น จะถูกกระจายไปทั่วปริมาตรของอิเล็กโทรไลต์ โดยเคลื่อนตัวออกจากขั้วบวก ด้วยเหตุนี้ เมื่อชาร์จจากแหล่งจ่ายกระแสภายนอก รูปทรงของแอโนดจึงเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก กล่าวคือ สังกะสีที่ได้มาจากซิงค์ออกไซด์จะสะสมอยู่บนพื้นผิวของแอโนดในรูปของผลึกริบบิ้น (เดนไดรต์) ซึ่งมีรูปร่างคล้ายหนามแหลมยาว เดนไดรต์เจาะผ่านตัวแยก ทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรภายในแบตเตอรี่

ปัญหานี้รุนแรงขึ้นจากข้อเท็จจริงที่ว่าแอโนดของเซลล์สังกะสีอากาศทำจากสังกะสีผงบดเพื่อเพิ่มพลังงาน (ซึ่งช่วยเพิ่มพื้นที่ผิวของอิเล็กโทรดได้อย่างมีนัยสำคัญ) ดังนั้นเมื่อจำนวนรอบการปล่อยประจุเพิ่มขึ้น พื้นที่ผิวของขั้วบวกจะค่อยๆ ลดลง ซึ่งส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพของเซลล์

ข้อดีของแบตเตอรี่สังกะสี-อากาศคืออายุการใช้งานยาวนานและมีความเข้มข้นของพลังงานจำเพาะสูง อย่างน้อยสองเท่าของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ดีที่สุด ความเข้มของพลังงานจำเพาะของแบตเตอรี่สังกะสี-อากาศสูงถึง 240 Wh ต่อน้ำหนัก 1 กิโลกรัม และกำลังสูงสุดคือ 5000 วัตต์/กก.

ตามที่นักพัฒนา ZMP ระบุว่า ปัจจุบันมีความเป็นไปได้ที่จะสร้างแบตเตอรี่สังกะสี-อากาศสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพา (โทรศัพท์มือถือ เครื่องเล่นดิจิทัล ฯลฯ) โดยมีความจุพลังงานประมาณ 20 Wh ความหนาขั้นต่ำที่เป็นไปได้ของแหล่งจ่ายไฟดังกล่าวคือเพียง 3 มม. ต้นแบบทดลองของแบตเตอรี่สังกะสี-อากาศสำหรับแล็ปท็อปมีความจุพลังงาน 100 ถึง 200 Wh

ต้นแบบของแบตเตอรี่ซิงค์อากาศที่สร้างขึ้นโดยผู้เชี่ยวชาญของ Zinc Matrix Power

ข้อได้เปรียบที่สำคัญอีกประการหนึ่งของแบตเตอรี่สังกะสีอากาศคือการไม่มีเอฟเฟกต์หน่วยความจำที่เรียกว่าโดยสิ้นเชิง เซลล์สังกะสี-อากาศต่างจากแบตเตอรี่ประเภทอื่นๆ สามารถชาร์จใหม่ได้ที่ระดับการชาร์จใดๆ โดยไม่กระทบต่อความจุพลังงานของแบตเตอรี่ นอกจากนี้ เซลล์สังกะสี-อากาศไม่เหมือนกับแบตเตอรี่ลิเธียมตรงที่มีความปลอดภัยมากกว่ามาก

โดยสรุป ไม่มีใครพลาดที่จะพูดถึงเหตุการณ์สำคัญเหตุการณ์หนึ่งซึ่งกลายเป็นจุดเริ่มต้นเชิงสัญลักษณ์บนเส้นทางสู่การค้าเซลล์สังกะสีอากาศ: เมื่อวันที่ 9 มิถุนายนปีที่แล้ว Zinc Matrix Power ประกาศอย่างเป็นทางการในการลงนามข้อตกลงเชิงกลยุทธ์กับ Intel Corporation . ภายใต้เงื่อนไขของข้อตกลงนี้ ZMP และ Intel จะร่วมมือกันเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่ใหม่สำหรับพีซีแบบพกพา เป้าหมายหลักของงานนี้คือการเพิ่มอายุการใช้งานแบตเตอรี่ของแล็ปท็อปเป็น 10 ชั่วโมง ตามแผนปัจจุบัน แล็ปท็อปรุ่นแรกที่ติดตั้งแบตเตอรี่สังกะสี-อากาศน่าจะวางขายในปี 2549

แบตเตอรี่สังกะสี-อากาศมีความน่าเชื่อถือมากกว่ารุ่นก่อนมาก: แบตเตอรี่ไม่รั่วไหล ซึ่งหมายความว่าแบตเตอรี่ที่เสื่อมสภาพกะทันหันจะไม่สร้างความเสียหายให้กับเครื่องช่วยฟังของคุณ อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่สังกะสี-อากาศใหม่ค่อนข้างเชื่อถือได้และแทบจะไม่หยุดทำงานก่อนเวลาอันควร แต่พวกเขาก็มีลักษณะเฉพาะของตัวเองด้วย

หากคุณไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่ในเครื่องช่วยฟัง คุณไม่ควรถอดบรรจุภัณฑ์ออกจากแบตเตอรี่ ก่อนใช้งานแบตเตอรี่ดังกล่าวจะถูกปิดผนึกด้วยฟิล์มพิเศษที่ป้องกันการซึมผ่านของอากาศ เมื่อลอกฟิล์มออก แคโทด (ออกซิเจน) และแอโนด (ผงสังกะสี) จะทำปฏิกิริยากัน สิ่งนี้ควรจำไว้ว่า: หากคุณถอดฟิล์มออก แบตเตอรี่จะสูญเสียประจุไม่ว่าจะใส่เข้าไปในอุปกรณ์หรือไม่ก็ตาม

แบตเตอรี่สังกะสี-อากาศเป็นแบตเตอรี่รุ่นใหม่ที่มีข้อได้เปรียบเหนือกว่ารุ่นก่อนอย่างมาก ไม่ต้องสงสัยเลยว่าประหยัดพลังงานและทนทานกว่ามากเนื่องจากมีความจุมากขึ้น แคโทดของแบตเตอรี่ไม่ใช่เงินหรือปรอทออกไซด์เช่นเดียวกับแบตเตอรี่อื่นๆ แต่เป็นออกซิเจนที่ได้รับจากอากาศ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างแคโทดและแอโนดเกิดขึ้นอย่างเท่าเทียมกันตลอดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ ไม่จำเป็นต้องกำหนดค่าเครื่องช่วยฟังใหม่ตลอดเวลา และระดับเสียงเปลี่ยนไปเนื่องจากแบตเตอรี่อ่อน ผงสังกะสีถูกใช้เป็นขั้วบวกซึ่งมีอยู่ในปริมาณที่มากกว่าขั้วบวกในแบตเตอรี่รุ่นก่อนมาก ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงความเข้มข้นของพลังงาน

คุณสามารถสังเกตเห็นว่าแบตเตอรี่เหลือน้อยจาก "อาการ" ลักษณะนี้: หลังจากเปิดเครื่องไม่กี่นาทีเครื่องช่วยฟังก็เงียบลงทันที นี่เป็นสัญญาณว่าถึงเวลาเปลี่ยนแบตเตอรี่แล้ว

1. แนะนำให้ใช้แบตเตอรี่ให้หมดแล้วเปลี่ยนทันที คุณไม่ควรเก็บแบตเตอรี่ที่ใช้แล้ว
2. ควรเลือกแบตเตอรี่ตามขนาดที่ระบุในคำอธิบายของเครื่องช่วยฟัง
3. เก็บแบตเตอรี่ให้ห่างจากวัตถุที่เป็นโลหะ! โลหะกระตุ้นให้เกิดการปิดหน้าสัมผัสและสิ่งนี้จะนำไปสู่ความเสียหายต่อผลิตภัณฑ์
4. ขอแนะนำให้พกแบตเตอรี่สำรองติดตัวไปด้วยโดยใส่ไว้ในถุงป้องกันพิเศษ
5. เมื่อติดตั้งแบตเตอรี่ สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาว่าด้าน "บวก" ของมันอยู่ที่ใด (แบตเตอรี่จะนูนกว่าและมีรูสำหรับอากาศ)
6. เมื่อใส่แบตเตอรี่ใหม่ ให้รอสักครู่หลังจากฉีกฟิล์มป้องกันออก: สารออกฤทธิ์ควรอิ่มตัวด้วยออกซิเจนให้มากที่สุด นี่เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับอายุการใช้งานแบตเตอรี่เต็ม หากคุณเร่งรีบขั้วบวกจะอิ่มตัวด้วยออกซิเจนบนพื้นผิวเท่านั้นและแบตเตอรี่จะหมดก่อนเวลาอันควร
7. เมื่อคุณไม่ได้ใช้เครื่องช่วยฟัง ควรปิดเครื่องและถอดแบตเตอรี่ออก

8.ควรเก็บแบตเตอรี่ไว้ในตุ่มพิเศษ ที่อุณหภูมิห้อง และเก็บให้พ้นมือเด็ก

เทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานเคมีไฟฟ้ากำลังก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว บริษัท NantEnergy นำเสนอแบตเตอรี่เก็บพลังงานสังกะสี-อากาศราคาประหยัด

NantEnergy นำโดยมหาเศรษฐีชาวแคลิฟอร์เนีย Patrick Soon-Shiong ได้เปิดตัวแบตเตอรี่พลังงานสังกะสี-อากาศ (แบตเตอรี่สังกะสี-อากาศ) ซึ่งมีต้นทุนต่ำกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอย่างมาก

ตัวสะสมพลังงานสังกะสี-อากาศ

แบตเตอรี่ "ได้รับการคุ้มครองโดยสิทธิบัตรหลายร้อยฉบับ" มีจุดประสงค์เพื่อใช้ในระบบกักเก็บพลังงานในอุตสาหกรรมสาธารณูปโภค ตามข้อมูลของ NantEnergy ต้นทุนของมันต่ำกว่าหนึ่งร้อยดอลลาร์ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง

การออกแบบแบตเตอรี่ซิงค์อากาศนั้นเรียบง่าย เมื่อทำการชาร์จ ไฟฟ้าจะแปลงซิงค์ออกไซด์เป็นสังกะสีและออกซิเจน ในระหว่างขั้นตอนการคายประจุในเซลล์ สังกะสีจะถูกออกซิไดซ์โดยอากาศ แบตเตอรี่หนึ่งก้อนที่อยู่ในกล่องพลาสติกจะมีขนาดใหญ่กว่ากระเป๋าเอกสารไม่มากนัก

สังกะสีไม่ใช่โลหะหายาก และข้อจำกัดด้านทรัพยากรที่กล่าวถึงเกี่ยวกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะไม่ส่งผลต่อแบตเตอรี่สังกะสี-อากาศ นอกจากนี้อย่างหลังไม่มีองค์ประกอบใดที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม และสังกะสีสามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้ง่ายมาก

สิ่งสำคัญที่ควรทราบคืออุปกรณ์ NantEnergy ไม่ใช่ต้นแบบ แต่เป็นโมเดลการผลิตที่ได้รับการทดสอบในช่วง 6 ปีที่ผ่านมา "ในสถานที่ต่างๆ หลายพันแห่ง" แบตเตอรี่เหล่านี้ให้พลังงานแก่ “ผู้คนมากกว่า 200,000 คนในเอเชียและแอฟริกา และใช้ในเสาสัญญาณโทรศัพท์มือถือมากกว่า 1,000 แห่งทั่วโลก”

ระบบกักเก็บพลังงานที่มีต้นทุนต่ำดังกล่าวจะทำให้สามารถ “เปลี่ยนโครงข่ายไฟฟ้าเป็นระบบปลอดคาร์บอน 100% ตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน” ซึ่งก็คือ โดยอาศัยแหล่งพลังงานหมุนเวียนทั้งหมด

แบตเตอรี่สังกะสี-อากาศไม่ใช่ของใหม่ แต่ถูกประดิษฐ์ขึ้นในศตวรรษที่ 19 และมีการใช้อย่างแพร่หลายตั้งแต่ช่วงทศวรรษที่ 30 ของศตวรรษที่ผ่านมา การใช้งานแหล่งพลังงานหลักเหล่านี้ ได้แก่ เครื่องช่วยฟัง วิทยุแบบพกพา อุปกรณ์ถ่ายภาพ... ปัญหาทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคบางประการที่เกิดจากคุณสมบัติทางเคมีของสังกะสีคือการสร้างแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ เห็นได้ชัดว่าปัญหานี้ได้รับการแก้ไขไปมากแล้ว NantEnergy ประสบความสำเร็จในการที่แบตเตอรี่สามารถชาร์จและคายประจุซ้ำได้มากกว่า 1,000 ครั้งโดยไม่เสื่อมสภาพ

ในบรรดาพารามิเตอร์อื่นๆ ที่ระบุโดยบริษัท: การทำงานอัตโนมัติ 72 ชั่วโมง และอายุการใช้งานของระบบ 20 ปี

แน่นอนว่ามีคำถามเกี่ยวกับจำนวนรอบและลักษณะอื่นๆ ที่ต้องชี้แจงให้ชัดเจน อย่างไรก็ตาม ผู้เชี่ยวชาญด้านการจัดเก็บพลังงานบางคนเชื่อในเทคโนโลยีนี้ ในการสำรวจ GTM ที่ดำเนินการเมื่อเดือนธันวาคมปีที่แล้ว ร้อยละ 8 ของผู้ตอบแบบสอบถามชี้ว่าแบตเตอรี่สังกะสีเป็นเทคโนโลยีที่สามารถทดแทนลิเธียมไอออนในระบบกักเก็บพลังงานได้

ก่อนหน้านี้ Elon Musk หัวหน้าของ Tesla รายงานว่าต้นทุนของเซลล์ลิเธียมไอออน (เซลล์) ที่ผลิตโดยบริษัทของเขาอาจลดลงต่ำกว่า 100 เหรียญสหรัฐฯ/kWh ในปีนี้

เรามักจะได้ยินว่าการแพร่กระจายของแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่แปรผัน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม คาดว่าจะชะลอตัวลง (จะช้าลง) เนื่องจากขาดเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานราคาถูก

แน่นอนว่าไม่เป็นเช่นนั้น เนื่องจากอุปกรณ์กักเก็บพลังงานเป็นเพียงหนึ่งในเครื่องมือในการเพิ่มความคล่องตัว (ความยืดหยุ่น) ของระบบไฟฟ้า แต่ไม่ใช่เครื่องมือเดียวเท่านั้น นอกจากนี้ ตามที่เราเห็น เทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าเคมีกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว ที่ตีพิมพ์

หากคุณมีคำถามใด ๆ ในหัวข้อนี้ โปรดถามผู้เชี่ยวชาญและผู้อ่านโครงการของเรา

ธาตุแมงกานีส-สังกะสี (1) ฝาโลหะ (2) อิเล็กโทรดกราไฟท์ (“+”) (3) ถ้วยสังกะสี (“”) (4) แมงกานีสออกไซด์ (5) อิเล็กโทรไลต์ (6) หน้าสัมผัสโลหะ ธาตุแมงกานีส-สังกะสี, ... ... Wikipedia

RC 53M (1989) เซลล์ปรอท-สังกะสี (“ประเภท RC”) เซลล์กัลวานิกซึ่งมีสังกะสีเป็นขั้วบวก ... Wikipedia

แบตเตอรี่ Oxyride แบตเตอรี่ Oxyride™ เป็นชื่อแบรนด์สำหรับแบตเตอรี่แบบใช้แล้วทิ้ง (ไม่สามารถชาร์จใหม่ได้) ที่พัฒนาโดย Panasonic ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับอุปกรณ์ที่มีการใช้พลังงานสูง... Wikipedia

ธาตุปกติของเวสตัน คือ ธาตุปรอท-แคดเมียม เป็นธาตุกัลวานิก ซึ่งแรงเคลื่อนไฟฟ้ามีความเสถียรมากเมื่อเวลาผ่านไปและสามารถทำซ้ำได้จากตัวอย่างหนึ่งไปยังอีกตัวอย่างหนึ่ง ใช้เป็นแหล่งจ่ายแรงดันอ้างอิง (VR) หรือมาตรฐานแรงดันไฟ... ... Wikipedia

แบตเตอรี่สังกะสีเงิน SC 25 เป็นแหล่งกระแสเคมีทุติยภูมิ ซึ่งเป็นแบตเตอรี่ที่ขั้วบวกเป็นซิลเวอร์ออกไซด์ในรูปของผงอัดแข็ง แคโทดเป็นส่วนผสม ... Wikipedia

แบตเตอรี่จิ๋วขนาดต่างๆ แบตเตอรี่จิ๋วซึ่งเป็นแบตเตอรี่ขนาดเท่าปุ่มถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในนาฬิกาข้อมืออิเล็กทรอนิกส์เป็นครั้งแรกดังนั้นจึงถูกเรียกว่า ... Wikipedia

เซลล์ปรอท-สังกะสี (“ประเภท RC”) คือเซลล์กัลวานิกซึ่งมีแอโนดเป็นสังกะสี แคโทดคือปรอทออกไซด์ และอิเล็กโทรไลต์เป็นสารละลายของโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ ข้อดี: แรงดันไฟฟ้าคงที่และความเข้มของพลังงานมหาศาลและความหนาแน่นของพลังงาน ข้อเสีย: ... ... วิกิพีเดีย

เซลล์กัลวานิกแมงกานีส-สังกะสีซึ่งแมงกานีสไดออกไซด์ถูกใช้เป็นแคโทด ผงสังกะสีเป็นขั้วบวก และสารละลายอัลคาไล ซึ่งมักจะเป็นโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์เป็นอิเล็กโทรไลต์ สารบัญ 1 ประวัติความเป็นมาของการประดิษฐ์ ... Wikipedia

แบตเตอรี่นิกเกิล-สังกะสีเป็นแหล่งกระแสไฟฟ้าทางเคมี โดยสังกะสีเป็นขั้วบวก โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ที่มีการเติมลิเธียมไฮดรอกไซด์เป็นอิเล็กโทรไลต์ และนิกเกิลออกไซด์เป็นแคโทด มักใช้ตัวย่อ NiZn ข้อดี: ... ... วิกิพีเดีย

ผลิตภัณฑ์ใหม่นี้สัญญาว่าจะมีความเข้มข้นของพลังงานมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถึงสามเท่าและในเวลาเดียวกันก็มีราคาลดลงครึ่งหนึ่ง

โปรดทราบว่าขณะนี้แบตเตอรี่สังกะสี-อากาศผลิตในรูปแบบเซลล์แบบใช้แล้วทิ้งหรือ "ชาร์จใหม่ได้" ด้วยตนเองเท่านั้น กล่าวคือ โดยการเปลี่ยนคาร์ทริดจ์ อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่ประเภทนี้ปลอดภัยกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน เนื่องจากไม่มีสารระเหยจึงไม่สามารถจุดติดไฟได้

อุปสรรคหลักในการสร้างตัวเลือกแบบชาร์จไฟได้ กล่าวคือ แบตเตอรี่ คือการเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็วของอุปกรณ์: อิเล็กโทรไลต์ถูกปิดใช้งาน ปฏิกิริยารีดิวซ์และออกซิเดชันจะช้าลงและหยุดพร้อมกันหลังจากชาร์จเพียงไม่กี่รอบ

เพื่อให้เข้าใจว่าทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น เราต้องอธิบายหลักการทำงานของเซลล์อากาศสังกะสีก่อน แบตเตอรี่ประกอบด้วยอิเล็กโทรดอากาศและสังกะสีและอิเล็กโทรไลต์ ในระหว่างการระบาย อากาศที่มาจากภายนอกด้วยความช่วยเหลือของตัวเร่งปฏิกิริยาจะก่อตัวเป็นไฮดรอกซิลไอออน (OH -) ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นน้ำ

พวกมันออกซิไดซ์อิเล็กโทรดสังกะสี ในระหว่างปฏิกิริยานี้ อิเล็กตรอนจะถูกปล่อยออกมาทำให้เกิดกระแส เมื่อชาร์จแบตเตอรี่ กระบวนการจะดำเนินไปในทิศทางตรงกันข้าม: ออกซิเจนจะถูกสร้างขึ้นที่อิเล็กโทรดอากาศ

ก่อนหน้านี้ ในระหว่างการทำงานของแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ สารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นน้ำมักจะแห้งหรือซึมลึกเข้าไปในรูขุมขนของอิเล็กโทรดอากาศ นอกจากนี้สังกะสีที่ฝากไว้ยังกระจายไม่สม่ำเสมอ ทำให้เกิดโครงสร้างที่แตกแขนง ทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรระหว่างอิเล็กโทรด

ผลิตภัณฑ์ใหม่ไม่มีข้อบกพร่องเหล่านี้ สารก่อเจลและสารฝาดสมานชนิดพิเศษควบคุมความชื้นและรูปร่างของอิเล็กโทรดสังกะสี นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์ยังได้เสนอตัวเร่งปฏิกิริยาใหม่ ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพขององค์ประกอบต่างๆ อย่างมีนัยสำคัญ

จนถึงตอนนี้ ประสิทธิภาพที่ดีที่สุดของต้นแบบนั้นไม่เกินร้อยรอบการชาร์จ (ภาพถ่ายโดย ReVolt)

James McDougall ผู้บริหารระดับสูงของ ReVolt เชื่อว่าผลิตภัณฑ์แรกๆ จะแตกต่างจากผลิตภัณฑ์ต้นแบบในปัจจุบัน โดยจะสามารถชาร์จได้มากถึง 200 ครั้ง และจะสามารถชาร์จได้ถึง 300-500 รอบในเร็วๆ นี้ ตัวบ่งชี้นี้จะช่วยให้สามารถใช้องค์ประกอบได้เช่นในโทรศัพท์มือถือหรือแล็ปท็อป

ต้นแบบของแบตเตอรี่ใหม่ได้รับการพัฒนาโดย SINTEF มูลนิธิการวิจัยของนอร์เวย์ และ ReVolt กำลังจำหน่ายผลิตภัณฑ์ดังกล่าว (ภาพประกอบโดย ReVolt)

ReVolt กำลังพัฒนาแบตเตอรี่สังกะสีอากาศสำหรับยานพาหนะไฟฟ้า ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวมีลักษณะคล้ายเซลล์เชื้อเพลิง สารแขวนลอยสังกะสีในตัวมีบทบาทเป็นอิเล็กโทรดของเหลว ในขณะที่อิเล็กโทรดอากาศประกอบด้วยระบบท่อ

กระแสไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นโดยการสูบระบบกันสะเทือนผ่านท่อ จากนั้นซิงค์ออกไซด์ที่ได้จะถูกเก็บไว้ในช่องอื่น เมื่อชาร์จใหม่ มันจะดำเนินต่อไปในเส้นทางเดิม และออกไซด์จะเปลี่ยนกลับเป็นสังกะสี

แบตเตอรี่ดังกล่าวสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้มากขึ้น เนื่องจากปริมาตรของอิเล็กโทรดของเหลวอาจมีขนาดใหญ่กว่าปริมาตรของอิเล็กโทรดอากาศมาก McDougall เชื่อว่าเซลล์ประเภทนี้จะสามารถชาร์จได้ระหว่างสองถึงหมื่นครั้ง