Инженерите от Технологичния институт на Джорджия са разработили супер компактна батерия – AUTOZONA.bg
Connect with us

Технологии

Инженерите от Технологичния институт на Джорджия са разработили супер компактна батерия

Публикувано преди

2 години

на

Инженерите от Технологичния институт на Джорджия вече са разработили по-компактна конфигурация на батерийни клетки, която намалява размера на клетката със 75%. Това съответства на намаляване на размера и цената на цялата поточна батерия. Работата може да революционизира начина, по който всичко от големи търговски сгради до жилищни домове се захранва с батерии.

Изследователският екип на Georgia Tech публикува своите открития в статията „Суб-милиметрова пакетна микротръбна поточна батерия с ултра-висока обемна плътност на мощността“ в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Проточните батерии предлагат решение. Електролитите протичат през електрохимични клетки от резервоари за съхранение в този тип акумулаторна батерия. Съществуващите технологии за поточни батерии струват повече от $200/киловатчас и са твърде скъпи за практическо приложение.

Работата на Georgia Tech може да революционизира начина, по който се захранва всичко – от големи търговски сгради до жилищни домове.

Слънчевата и вятърната енергия не могат да произвеждат достатъчно енергия за надеждна електрическа мрежа. Алтернативно, литиево-йонните батерии могат да съхраняват енергия, но са ограничен ресурс.

Ниан Лиу, асистент в Технологичния институт на Джорджия, предложи: „Предимството на въглищната електроцентрала е, че е много стабилна. Ако източникът на енергия се колебае, както се случва с чистата енергия, това прави управлението му по-трудно, така че как можем да използваме устройство или система за съхранение на енергия, за да изгладим тези колебания?“

Проточните батерии предлагат решение. Електролитите преминават през електрохимични клетки от резервоари за съхранение в тази акумулаторна батерия. Съществуващите технологии за поточни батерии струват повече от $200/киловатчас и са твърде скъпи за практическо приложение, но лабораторията на Лиу в Училището по химическо и биомолекулярно инженерство (ChBE) разработи по-компактна конфигурация на клетки за поточни батерии, която намалява размера на клетката с 75% и съответно намалява размера и цената на цялата поточна батерия.

Намиране на потока

Проточните батерии получават името си от проточната клетка, където се извършва обмен на електрони. Техният конвенционален дизайн, планарната клетка, изисква обемисти разпределители на потока и уплътнения, което увеличава размера и цената, но намалява цялостната производителност. Самата клетка също е скъпа. За да намалят отпечатъка и разходите, изследователите се съсредоточиха върху подобряването на обемната плътност на мощността на поточната клетка (W/L-of-cell).

Те се обърнаха към конфигурация, която обикновено се използва в химическото разделяне – субмилиметрова, свързана микротубуларна (SBMT) мембрана – направена от филтърна мембрана с форма на влакна, известна като кухо влакно. Тази иновация има спестяващ място дизайн, който може да смекчи натиска върху мембраните, през които преминават йони, без да се нуждае от допълнителна поддържаща инфраструктура.

Райън Лайвли, професор в ChBE, каза: „Интересувахме се от ефекта на геометрията на сепаратора на батерията върху производителността на батериите с поток. Бяхме наясно с предимствата, които кухите влакна придават на разделителните мембрани и се заехме да реализираме същите тези предимства в областта на батериите.“

Прилагайки тази концепция, изследователите разработиха SMBT, който намалява разстоянието от мембрана до мембрана почти 100 пъти. Микротубулната мембрана в дизайна работи като разпределител на електролит в същото време без необходимост от големи поддържащи материали. Свързаните микротръби създават по-късо разстояние между електродите и мембраните, увеличавайки обемната плътност на мощността. Този пакетен дизайн е ключовото откритие за максимизиране на потенциала на поточните батерии.

Захранване на батерията

За да потвърдят новата си конфигурация на батерията, изследователите са използвали четири различни химикали: ванадий, цинк-бромид, хинон-бромид и цинк-йодид. Въпреки че всички химикали са функционални, две са най-обещаващи. Ванадият беше най-зрялата химия, но и по-малко достъпен, а редуцираната му форма е нестабилна във въздуха. Те откриха, че цинковият йодид е най-енергийният вариант, което го прави най-ефективен за жилищни единици. Цинковият йодид предлага много предимства дори в сравнение с лития: той има по-малко проблеми с веригата за доставки и също така може да се превърне в цинков оксид и да се разтвори в киселина, което го прави много по-лесен за рециклиране.

Това електрохимично решение за тази уникална форма на поточната батерия се оказа по-мощно от конвенционалните планарни клетки.

Xing Xie, асистент професор в Училището по гражданско и екологично инженерство отбеляза: „Превъзходното представяне на SMBT беше демонстрирано и чрез анализ на крайните елементи. Този симулационен метод ще бъде приложен и в нашето бъдещо проучване за оптимизиране на ефективността на клетките и увеличаване на мащаба.

С химията на цинков йодид, батерията може да работи повече от 220 часа или до > 2500 цикъла при условия извън пика. Може също потенциално да намали цената от $800 до по-малко от $200 на киловатчас чрез използване на рециклиран електролит.

Изграждане на бъдещето на енергията

Изследователите вече работят върху комерсиализацията, като се фокусират върху разработването на батерии с различни химикали като ванадий и увеличаване на техния размер. Мащабирането ще изисква създаване на автоматизиран процес за производство на модул с кухи влакна, който сега се извършва ръчно, влакно по влакно. Те в крайна сметка се надяват да разположат батерията в 1,4-мегаватовата микромрежа на Georgia Tech в Tech Square, проект, който тества интегрирането на микромрежата в електрическата мрежа и предлага жива лаборатория за преподаватели и студенти.

Клетките SBMT могат да се прилагат и към различни системи за съхранение на енергия като електролиза и горивни клетки. Технологията може дори да бъде подсилена с модерни материали и различна химия в различни приложения.

„Тази иновация е много ориентирана към приложението“, каза Лиу. „Имаме нужда да постигнем въглеродна неутралност чрез увеличаване на процента на възобновяемата енергия в нашето производство на енергия и в момента той е по-малко от 15% в САЩ. Нашите изследвания могат да променят това.“

***

Намаляването на обема на батерията със 75% е огромно подобрение. Както се отбелязва в прессъобщението, капацитетът и животът на зареждане/разреждане са огромни. Това плюс управлението около литий кара много наблюдатели на батерията да бъдат доста очаровани.

Въпросите, фокусирани върху изграждането на батерията, оформлението на ръката, дори за лабораторния тестов модул, трябваше да бъдат изключително досадни. Това и обемът на необходимите влакна, ако пазарът реагира, отиват към голям проект за инженеринг на процеси. Може би някой проницателен инженер ще използва лазер, за да пробие дупки в лист от влакнестия материал и да спести изцяло стъпката на оформлението. Ще има много идеи.

Но това е само на етапа на тестване за доказване. Тази технология със сигурност ще стане много по-добра и с това изследване, показващо огромно подобрение, вероятно друга вълна от усилия може да дойде бързо.

Повече от 2500 цикъла с първи дизайн. Еха.

 

Подобни:
Продължи с четенето

Новини

BMW и Alibaba ще разработват съвместно AI за автомобилите от следващо поколение на германския производител в Китай

Published

11 часа ago

on

03/26/2025

By

BMW ще работи съвместно с Alibaba Group Holding за съвместно проучване и разработване на големи езикови модели, интелигентно гласово взаимодействие и други авангардни технологии, като германският автомобилен гигант ще приеме AI технология от китайския интернет гигант за новите си модели в Китай.

BMW ще оборудва серията Tongyi Qianwen LLM на Alibaba за своите модели от следващо поколение, произведени в Китай, чието масово производство трябва да започне през следващата година, обяви днес базираният в Мюнхен автомобилен производител. Автомобилите ще използват технологията, за да упълномощят изцяло новия BMW Intelligent Personal Assistant за първи път, като вкарат агенти с изкуствен интелект в пилотската кабина, се добавя.

Изкуственият интелект има подобна на хората комуникация и възможности за сътрудничество с множество агенти, което позволява прецизно разпознаване на намерения и сложна интерпретация на команди, осигурявайки естествено и безпроблемно интерактивно изживяване, отбелязва BMW. Фирмата също така ще въведе функция за препоръчване на активно взаимодействие, използвайки сензори и камери в автомобила, за да предложи персонализирани услуги на клиентите, отбелязва компанията, добавяйки, че технологията ще бъде интегрирана в цялата си гама от задвижвания и всички модели превозни средства.

Новата интелигентна електронна и електрическа архитектура позволява интегриране на AI в превозни средства, осигурявайки по-добро изживяване при взаимодействие и подобрени възможности по въздуха, каза Дай Хексуан, главен изпълнителен директор на BMW Brilliance Automotive.

Азиатско-тихоокеанският технологичен център на BMW е претърпял цялостна модернизация, като китайският екип е дълбоко ангажиран в процеса на разработка, отбеляза д-р Робърт Каленберг, старши вицепрезидент на BMW R&D Китай. AI помогна за повишаване на ефективността на разработката с 30 процента, допринасяйки за създаването на пилотска кабина, която разбира по-добре китайските потребители, добави той.

Вчера BMW стартира своята 360-градусова стратегия за AI с пълна верига в Китай, като се фокусира върху цифровите производствени операции, всеобхватното потребителско изживяване и иновациите в научноизследователската и развойна дейност. Той има за цел да ускори пълноверижната интеграция на AI в страната.

Задълбочаването на международното сътрудничество е от решаващо значение за глобалното развитие и Китай е ключов стълб на бъдещата стратегия на BMW, каза председателят Оливър Зипсе на годишната среща на Китайския форум за развитие през 2025 г.

yicaiglobal.com

Продължи с четенето

Новини

На строителното изложение в Мюнхен Liebherr представи двигател с амоняк без емисии

Published

4 дни ago

on

03/23/2025

By

Liebherr проучва задвижвания без емисии за бъдещето на строителните машини и кранове. В допълнение към двигателите с горене на водород, амонячните двигатели също са в процес на разработка.

На изложението за строителни машини в Мюнхен (Bauma 2025) германо-швейцарската група Liebherr ще представи своята концепция за амонячен двигател. Тъй като строителната индустрия също трябва да работи по CO₂-неутрален начин в бъдеще, разработчиците на Liebherr от известно време експериментират с амоняк като гориво за двигатели с вътрешно горене.
Първоначалните тестове вече са извършени в така наречените двигатели с двойно горене – т.е. двигатели, които могат да обработват две горива. Постигнатите резултати сега трябва да проправят пътя за по-нататъшно развитие в тази област. Зеленият амоняк служи като високоенергиен носител на водород и има предимството на по-ниските разходи за транспорт и съхранение. Химически амонякът е съединение на азот и водород (NH3). Той е по-лесен за транспортиране от летливия водород, но е токсичен и силно корозивен.
Um die Brennräume mit ausreichend Luftvolumen zu versorgen, dreht ein großer Turbolader mit bis 220.000 Umdrehungen pro Minute.
Въпреки това амонякът е обещаваща алтернатива на изкопаемите горива, особено в корабоплаването и стационарни приложения, тъй като може да се изгаря без отделяне на CO₂. Според Liebherr генераторите и задвижващите двигатели, задвижвани от зелен амоняк за така наречените приложения извън магистралите, биха могли да представляват решения с ниски или нулеви емисии, които да допълнят захранването в бъдеще. Такива двигатели могат да осигурят висока плътност на мощността в съответствие с изискванията на минната индустрия.

Амонякът има висока температура на запалване (~650 °C, в сравнение с бензина при ~280 °C), което затруднява самозапалването. При преустроените дизелови двигатели може да се наложи първоначално запалване с дизел или друго силно запалимо гориво. Бавното горене води до непълно окисление и потенциално високи емисии на азотен оксид (NOₓ). Едно решение е да се добави водород (H₂), за да се подобрят горивните свойства.

Амонячен двигател Либхер

Възможно е също да се добави амоняк към съществуващите дизелови двигатели, което би могло значително да намали емисиите на въглероден диоксид. В това отношение амонякът може да се използва със съществуващата технология за двигатели с вътрешно горене. За разлика от водорода, амонякът става течен при минус 33 градуса или под налягане. Водородът изисква температури под минус 250 градуса и следователно много по-висок енергиен внос.

Liebherr доказва, че чистият водород е подходящ като гориво за подходящо модифицирани двигатели с вътрешно горене (вижте галерията) с H966, който в момента е в процес на разработка. Този 6-цилиндров двигател с работен обем 13,5 литра е оборудван с впръскване във всмукателния колектор. Поради изместването на въздуха, плътността на мощността е около 20 до 30 процента по-ниска от тази на дизелов двигател. Инжекторите на всмукателния колектор се използват при по-малко взискателни работни условия, така че по-лекият дизайн е достатъчен.

Прототип на този двигател е изложен на щанда за компоненти 326 в зала A4 на Bauma 2025. Макетът на амонячен двигател обаче ще бъде изложен на главния щанд на Liebherr в атриума.

Източник: msn.com

Продължи с четенето

Новини

GM ще използва чипове на Nvidia, за да разработи своя собствена система за автономно шофиране

Published

7 дни ago

on

03/20/2025

By

GM се отказа от бизнеса с роботикси таксита Cruise през декември, почти година след като се отказа и от плановете си да разработи Ultra Cruise, неговия съперник на Tesla FSD. По това време мнозина смятаха, че GM ще лицензира FSD от Tesla. Оказва се обаче, че GM ще продължи да преследва собствени проекти за автономно шофиране, както се вижда от скорошното партньорство с Nvidia.

Nvidia имаше много натоварен PR ден на 18 март, когато стартира своята GTC Global AI конференция, с не по-малко от 37 съобщения за пресата, публикувани наведнъж. Подобно наводнение със сигурност ще подразни всеки журналист и ще постави Nvidia в списъка със спам, но по някакъв начин информацията за ново партньорство с GM се разпространи. Интересното е, че все още не е публикувана дума на медийния уебсайт на GM.

Според изданието GM разширява сътрудничеството си с Nvidia, за да използва нейните AI чипове и софтуер за разработване на автономни превозни средства, интелигентни фабрики и роботи. Проектите ще използват AI системи на Nvidia като Omniverse, Cosmos и Drive EGX за обучение на модели за производство и автономно шофиране за бъдещи фабрики и превозни средства.

GM възнамерява да използва изкуствен интелект (AI), за да оптимизира производствените процеси и да ускори виртуалното тестване с помощта на Nvidia Omniverse. По-конкретно, GM ще използва платформата за създаване на цифрови изображения на своите поточни линии, за да ускори виртуалното тестване. Усилието включва обучение на платформи за роботика, без да се прекъсват работните процеси на живо в съществуващите фабрики.

Nvidia Cosmos също е от решаващо значение за разработването на системи за автономно шофиране и роботи, докато Nvidia Drive AGX е хардуерът за автомобила за усъвършенствани системи за подпомагане на водача. Последният е базиран на архитектура Blackwell, осигуряваща 1000 трилиона операции в секунда (TOPS) изчислителна мощност.

Това потвърждава, че GM няма да лицензира система за автономно шофиране, но има за цел да разработи такава вътрешно, използвайки ноу-хау, натрупано с Cruise robotaxis и системата за шофиране без ръце Ultra Cruise . Най-голямото предизвикателство обаче не е осигуряването на най-добрата хардуерна платформа за обработка на данни в автомобила, а изграждането на AI центрове за данни, необходими за обработка на данни и обучение на нейните модели за автономно шофиране.

Партньорството с Nvidia вероятно е умен ход, но това няма да е достатъчно, за да се справим с Tesla. Въпреки че Nvidia може да осигури чипове за центрове за данни и автомобили, създаването на софтуер за самостоятелно управление ще бъде задача на GM. Въпреки че GM натрупа известни познания с Cruise robotaxis , това не завърши добре, когато една от колите му беше замесена в ужасяващ инцидент през 2023 г.

Наличието на най-новите чипове на Nvidia няма да осигури на GM някакво специално предимство, тъй като повечето производители на автомобили използват хардуер на Nvidia в своите превозни средства. Това е подобно на стартираща компания, която купува компютри на Apple, което само по себе си не е гаранция, че ще успее. За изграждането на успешен бизнес се изисква много повече от простото закупуване на компютри, а автономното шофиране е може би най-добрият пример.

Почти всеки производител на автомобили има мощен хардуер, който захранва техните системи за подпомагане на водача. Въпреки това, никой не е близо до предлагането на система за автономно шофиране, тъй като обучението на AI модел за автономно шофиране е мястото, където се крие тясното място. По-конкретно, имате нужда не само от масивен център за данни, за да обработвате огромни количества данни, но и да събирате данните, които да подадете в тези компютри. Досега Tesla е водеща в това отношение със записани и обработени милиарди мили шофиране.

Продължи с четенето
Реклама

ПОПУЛЯРНО