Представьте, что вы подъезжаете к заправочной станции, открываете бак и вытаскиваете форсунку топливораздатчика. Но вместо газа выходит смесь воды и спирта. Вместо того, чтобы наполнять топливный бак, смесь мгновенно заряжает аккумулятор вашего электромобиля.
Связанный контент
- Пять вопросов, которые вы должны задать о новом банке батарей на батарейках Tesla
Это мечта Джона Кушмана, ученого из Университета Пердью, который разработал «мгновенно заряжаемую» батарею для электромобилей. Метод Кушмана использует воду, этанол (тот же тип алкоголя, который вы найдете в алкогольных напитках), соль и растворенные металлы. Это позволило бы владельцам электромобилей перезаряжать свои автомобили быстро и легко, используя существующие заправочные станции, преобразованные в станции подзарядки аккумуляторов.
«Мы пытались найти экологически чистый и экономичный способ питания мобильных транспортных средств, таких как легковые и грузовые автомобили и гольф-машины, и сделать это таким образом, чтобы вам не пришлось сидеть там и подключать свой автомобиль в течение X часов, - говорит Кушман.
Батарея является примером «проточной батареи», в которой используются два химических соединения, растворенных в жидкостях, для образования положительно и отрицательно заряженных сторон. Жидкости закачиваются в батарейный элемент, который преобразует химическую энергию в электрическую энергию. Как правило, проточные батареи используют мембраны для разделения двух жидкостей. Но батарея Кушмана использует воду и этанол, а также соль, чтобы заставить воду и этанол разделиться на два слоя без мембраны. По словам Кушмана, это дает батарее преимущество перед традиционными проточными батареями, поскольку мембраны часто являются слабым звеном.
«Мембраны имеют тенденцию ломаться, и когда они ломаются, батарея замыкается», - говорит он.
Этот метод позволяет построить систему с достаточным объемом энергии для питания автомобиля.
«Я не знаю, можем ли мы соответствовать тому, что они имеют в литиевых батареях, но мы не должны», - говорит Кушман. «Мы на самом деле считаем, что у нас достаточно мощности для ускорения легкого автомобиля довольно быстро, но, возможно, не так быстро, как от 0 до 60 за четыре секунды. Кому действительно нужен такой тип ускорения? Большинство автомобилей с бензиновым двигателем не подходят».
В то время как популярность электромобилей растет, зарядка - постоянная проблема. Tesla, чья модель S является самым продаваемым электромобилем в Америке, полагается на сеть зарядных станций назначения, где водители могут планировать находиться в течение нескольких часов или на ночь, или станции нагнетателей, которые заряжают автомобили примерно за 30 минут. Но, в зависимости от того, где вы едете, эти станции могут быть немного и далеко друг от друга. Например, в огромных штатах Среднего Запада, таких как Канзас и Миссури, их всего несколько. Это означает, что поездка на дальние расстояния в Тесле требует тщательного планирования. Страх перед зарядом далеко от зарядной станции настолько распространен среди водителей электромобилей, что даже получил название: «беспокойство по дальности».
Cushman предполагает, что автозаправочные станции станут топливозаправочными станциями, возможно, по одному насосу за раз, когда спрос возрастет. Станции могут использовать свою существующую инфраструктуру и транспортную цепь для электролитической жидкости.
«Нефтяные компании не хотят видеть все свои заправки, оставленные на обочине», - говорит Кушман. «Мы можем прокачивать наши электролиты через существующие трубопроводы. Там нет ничего опасного; все это биоразлагаемо ».
Отработанные электролиты могут быть сброшены в резервуары-хранилища на автозаправочных станциях и отправлены на нефтеперерабатывающий завод, в идеале такой, который будет работать на чистой солнечной или ветровой энергии. Там его можно восстановить и отправить прямо на заправку.
«Это замкнутая система», - говорит Кушман.
Кушман и его команда, которые основали компанию под названием Ifbattery LLC для коммерциализации этой технологии, в настоящее время ведут переговоры с военными об использовании аккумуляторной технологии для питания тихих, незаметных транспортных средств с небольшим тепловыделением для привлечения внимания противника. Они также стремятся создавать более крупные прототипы и работать с производственными партнерами, чтобы в конечном итоге вывести батареи на гражданский рынок. Кушман считает, что существует «значительная вероятность» того, что технология будет широко распространена на американских дорогах через десять лет, но не решается делать прогнозы.
Несмотря на то, что существует множество технологий проточных аккумуляторов, они изо всех сил пытались выйти на рынок, и, когда они это делают, им было трудно конкурировать с гораздо более известными литий-ионными аккумуляторами. «Проблема проблемы с проточными батареями заключается в том, что большинство достижений на сегодняшний день были в лаборатории», - пишет Питер Малони в Utility Dive, информационном бюллетене, посвященном отрасли коммунальных услуг. «С другой стороны, литий-ионные аккумуляторы имеют большой опыт установки в полевых условиях во всем, начиная с компьютеров и смартфонов, заканчивая электромобилями и мегаваттными хранилищами, подключенными к сети».
Но такие достижения, как успех Кушмана, могут изменить уравнение. Цена также будет фактором - в предыдущих расходных батареях использовались относительно дорогие металлы, такие как ванадий. Аккумулятор Cushman использует воду, этанол, соль и дешевый алюминий или цинк.
«Я отвечал за химию, - говорит Кушман. «Теперь сделать небольшой коммерческий продукт - это всего лишь маленький шаг».
