Однак інші аспекти чистої енергетики зажадають значного збільшення видобутку корисних копалин і зміни ланцюжка поставок, зазначає Verge.
Наприклад, неодим, рідкісний метал сріблястого кольору, використовується для створення потужних магнітів для вітряків і двигунів електромобілів. Всупереч назві, цей метал не такий вже й рідкісний, проте 85 % його світових поставок контролює Китай. В інших країнах є кілька шахт з видобутку неодиму, але навіть звідси він часто вирушає на переробку в Піднебесну.
На думку вчених, щоб зробити поставки цього металу стійкими, необхідно вкластися в нові проекти з розвідки родовищ.
Трохи інакше виглядає ситуація з міддю. Цей метал широко поширений, але люди в основному продовжують експлуатувати родовища, відкриті ще в XIX столітті. Пошук нових неглибоких покладів і отримання дозволів на видобуток забирає у підприємств роки. Але ж мідні провідники – основа майже всіх відновлюваних джерел енергії.
Пожвавити видобуток міді можуть нові технології. Наприклад, у Західній Австралії і у Південній Америці на родовищах міді починають використовувати роботів-шахтарів. Можливо, такі машини допоможуть розробляти глибокі родовища, поки недоступні для людини.
Одним з ключових елементів чистої енергетики вважаються накопичувачі енергії, які дозволять забезпечити безперебійне постачання електрикою, коли не дме вітер і не світить сонце. Для їх виробництва необхідні літій і кобальт.
Ключовими виробниками літію сьогодні залишаються Австралія і країни Південної Америки. Аналітики припускають, що ситуація незабаром зміниться: з ростом популярності ВДЕ нові проекти з видобутку літію з’являться в Канаді, США, Великобританії та Чехії.
А ось поставки кобальту з Демократичної Республіки Конго, швидше за все, замінити не вдасться. У минулому році з цієї бідної африканської країни надійшло 70 % світового кобальту.
Деякі стартапи працюють над створенням безкобальтових батарей і вилученням цього металу з відпрацьованих акумуляторів, однак поки ці плани далекі від здійснення.
Експерти попереджають, що зростання видобутку корисних копалин матиме високу ціну для навколишнього середовища. Проте, вигоди від розвитку ВДЕ набагато перевищать витрати, адже тільки відмова від викопного палива може врятувати планету від кліматичної катастрофи.
За матеріалами порталу elektrovesti.net
Створені безпечні фторид-іонні акумулятори
Вчені з дослідницьких центрів Honda, NASA і Каліфорнійського технологічного інституту (Caltech) розробили фторид-іонні акумулятори (ФІА), які здатні зберігати в 10 разів більшу кількість заряду, ніж існуючі літій-іонні батареї, які зараз є лідерами на ринку. Нова технологія, за заявою розробників, здатна згодом витіснити їх. Батарея може застосовуватися в якості джерела енергії для техніки, що працює на електриці.
Виробництво компонентів фторид-іонні батареї досить екологічно, оскільки для цього процесу потрібно менше ресурсів. Створення енергоносія цього типу раніше було неможливим, оскільки для його експлуатації був потрібний високий температурний режим – вище 150°С. Вченим вдалося знизити цей показник, і тепер батарею можна експлуатувати в кімнатних умовах.
Фторид-іонні акумулятори мають новий хімічний склад, питома енергія якого до 10 разів більша, ніж в існуючих на цей час літій-іонних батарей. На відміну від них, нові енергоносії не становлять небезпеки при використанні через відсутність перегріву. а отримання вихідних компонентів для ФІА впливають на навколишнє середовище менше, ніж при видобутку літію і кобальту.
За матеріалами порталу battery-industry
Вчені придумали акумулятор, який може працювати на холоді
Китайські вчені розробили новий матеріал електроліту для літій-іонних акумуляторів, які вкрай невпевнено працюють при низьких температурах.
Такий електроліт повинен дозволити батареям працювати при негативних температурах аж до -70°С.
Ємність батарей на основі запропонованого електроліту і органічних електродів при такій температурі становить близько 70% від їх ємності при кімнатній температурі.
Одна з проблем літій-іонних акумуляторів – різке зменшення ємності при падінні температури нижче нуля. Найбільш морозостійкі батареї продовжують працювати і при температурах до -40 °С, однак їх ємність при цьому зменшується приблизно до 12 відсотків. Пов’язано це з тим, що речовина електроліту або просто замерзає, або сильно падає її провідність по іонах літію.
Китайські хіміки з Фуданьського університету розробили новий матеріал органічного електроліту на основі етилацетату. У якості літієвих компонентів в електроліті виступає біс -(трифторметансульфоніл)-імід літію (LiTFSI).
Такий електроліт має достатню для нормальної роботи акумулятора іонну провідність як при високих температурах (до 55 °С), так і при досить низьких негативних температурах. Навіть при -70 °С його провідність по іонах літію становить 0,2 міллісіменса на сантиметр. Для порівняння, у одного з найбільш використовуваних електролітів LB303 на основі LiPF6, при кімнатній температурі провідність помітно вища, ніж у етілацетатного електроліту, але при зниженні температури до -40 °С зменшується відразу на 3 порядки.
На основі цього електроліту вчені зробили комірки з двома типами електродів. У першій батареї електроди складалися з інтеркаляційних сполук (анод – на основі манганата літію, катод – на основі вкритого вуглецем змішаного фосфату літію і титану), а в другій – з органічних полімерних матеріалів (анод – на основі діангідридів нафталінтетракарбонової кислоти, а катод – з політрифеніламіну), в яких іони Li+ і TFSI– добре розчиняються навіть при дуже низьких температурах.
Виявилося, що органічні полімерні електроди дійсно дозволяють перезаряджається літій-іонної батареї працювати і при кімнатній, і при досить низькій негативній температурі. При -70 градусах Цельсія ємність такої батареї в порівнянні з ємністю при кімнатній температурою падає всього на 30 відсотків. При цьому, однак, для катодів на основі шаруватих інтеркаляційних з’єднань авторам роботи не вдалося домогтися достатньої швидкості розчинення іонів літію, і такий осередок так і не запрацювала при негативних температурах.
Автори роботи відзначають, що розроблені ними літій-іонні акумулятори перспективні для використання в першу чергу в якості короткочасних джерел енергії при низьких температурах, зокрема, для космічних програм.
Як альтернативний варіант вирішення проблеми переохолодження літій-іонних акумуляторів при низьких температурах вчені пропонують вбудовувати в батареї внутрішні нагрівальні елементи, які активуються при охолодженні і не дають батареї замерзнути.
За матеріалами порталу strana.ua
Нова технологія паливних елементів дозволяє ефективно використовувати вуглець і органічні відходи
Дослідники з Національної лабораторії в штаті Айдахо вдосконалили технологію паливних елементів, побудованих на твердому вуглеці. Вона дозволяє більш ефективно виробляти електрику з таких матеріалів, як вугілля або біомаса.
Вчені запропонували інновації в трьох компонентах конструкції паливних елементів: на аноді, в електроліті і у паливі. Ці вдосконалення дозволяють використовувати втричі менше вуглецю, ніж попередні проекти з прямим вуглецевим паливним елементом (DCFC).
Нові паливні елементи здатні працювати при більш низьких температурах і демонструють більш високі показники потужності і щільності.
Водневі паливні комірки генерують електрику завдяки хімічній реакції між чистим воднем і киснем. DCFC дозволяє використовувати для цього будь-які вуглецеві ресурси, такі як вугілля, кокс, біомаси та органічні відходи.
Оскільки ці види палива легкодоступні, вони потенційно більш ефективні, оскільки можна пропустити енергоємний крок виробництва водню.
Ранні DCFC мали кілька недоліків, таких як необхідність підтримувати температуру від 700 до 900 °С, що збільшувало вартість конструкції і робило її менш міцною.
Які інновації застосовувалися?
У Національній лабораторії Айдахо розробили паливну комірку, здатну працювати нижче 600 °С. Вона використовує твердий вуглець, який подрібнюється і разом з повітряним потоком вводиться в осередок.
Після чого була розроблена тривимірна конструкція анода, яка дозволяє збільшити кількість використаного вуглецю. Ця конструкція дозволила чергувати пучки.
Останньою інновацією стала розробка спеціального композитного палива з твердого вуглецю і карбонату. Воно при робочих температурах знаходиться в рідкому стані і може легко втікати в інтерфейс і дозволяє максимально збільшити щільність потужності паливної комірки.
Де можна використовувати такі паливні комірки?
Технологія дозволяє ефективно використовувати вуглецеве паливо, оскільки прямі вуглецеві паливні елементи виробляють двоокис вуглецю без домішок інших газів і шкідливих речовин, як в димі від вугільних електростанцій.
За матеріалами сайту tehnot.com