Електричен погонски авион, можен со нова генерација батерии - Go4IT

Иако чисти, електрични погонски авиони досега не успеаја да ги заменат конвенционалните, а системот за батерии базирани на литиум додаде премногу тежина на испорачаната енергија.

Во случај на електрични автомобили, фактот дека градски компактен може да достигне тежина до лимузина по додавањето на Li-ion батерии не мора да претставува проблем, електричните мотори со значително поголема ефикасност од оние со внатрешно согорување ја компензираат дополнителната тежина. Но, истата стратегија не може да работи за авионите, кои едноставно не можеа да полетаат со премногу тежина.

За да полета патнички авион, економски да носи голем број патници и да слета стотици километри оддалеченост, керозинот е сè уште идеално гориво, поскапо, но со непобедлив однос на густина на енергија и додадена тежина на бродот. Ако, од друга страна, патниците користеле пакувања на батерии тешки илјадници килограми, преостанатиот капацитет за превоз на патници би се намалил на неекономично ниво. Ако ги земеме предвид и трошоците за батерии, инвестицијата е од почеток штетна за која било авиокомпанија.

Дури и за релативно мали авиони, како што се двосед авиони за обука, вкупната тежина на батериите го ограничува товарот, опсегот и, можеби, маневрирањето на авионот. Така, електричните авиони во моментов се ограничени на летови со кратки релации, направени на предвидливи рути за кои не е потребен внимателно пресметан план за летање.

Намалувањето на тежината на батеријата ќе биде предност не само за авијацијата, туку и за другите електрични возила, како што се автомобили, камиони, автобуси и чамци, чии перформанси се директно поврзани со односот помеѓу енергијата и тежината на употребените батерии.

Развиен од 2004 година од страна на британската компанија Oxis Energy, нов вид акумулатор со технологија на литиум-сулфур може да го реши проблемот со тежината, повеќе од двојно зголемување на густината на енергијата на Li-ion батериите.

Земени одделно, сулфурот и литиумот се многу реактивни, дури и експлозивни, елементи што можат да постојат само во природата во врска со други супстанции. Но, токму реактивноста на двете супстанции е она што го бараат експертите за технологија на батерии. Предизвик е да се добијат батерии што го обезбедуваат посакуваното ниво на перформанси безбедно и без брза деградација, следејќи ги циклусите на полнење/празнење.

Што содржат новите батерии Li-Sulf:

Позитивната електрода, позната како катода, апсорбира електрони при празнење. Поврзан е со колектор на алуминиумска струја покриен со мешавина од јаглерод и сулфур. Сулфурот е активен материјал кој учествува во електрохемиски реакции. Но, тој е и електричен изолатор, така што јаглеродот, проводник, испорачува електрони каде што се потребни. Исто така, постои мала количина врзивно средство за да се осигура дека сулфурот и јаглеродот остануваат заедно во катодата.
Негативната електрода или анодата ослободува електрони при празнење. Поврзан е со чиста литиумска фолија. Литиумот исто така делува како струен колектор, но исто така е активен материјал, кој учествува во електрохемиската реакција.
Порозен сепаратор спречува допирање на двете електроди, што може да предизвика краток спој и да ја оштети батеријата. Сепараторот се капе во електролит кој содржи соли на литиум.
Електролит ја олеснува електрохемиската реакција дозволувајќи движење на јони помеѓу двете електроди.
Компонентите се спакувани во многу компактен пакет, заштитен однадвор со пластична фолија. Cellsелиите можат да се поврзат за возврат - и во серија и паралелно - и се спакувани во пакет батерии од 20 Ah и 2,15 volt. За големо возило, како што е авион, ваквите пакети се користат заедно за да се добијат напони од неколку стотици волти, соодветно десетици или стотици ампери.

Во споредба со Li-ion технологијата, сулфурните батерии се невообичаени бидејќи минуваат низ неколку фази додека се испуштаат, формирајќи различни молекуларни соединенија на литиум и сулфур. Кога ќелијата се испушта, јони на литиум во електролитот мигрираат кон катодата, каде што се комбинираат со сулфур и електрони и формираат полисулфид, Li2S8. Во меѓувреме, анодната, литиумските молекули се откажуваат од електроните за да формираат позитивно наелектризирани јони на литиум; овие ослободени електрони потоа се движат низ надворешното коло - полнежот - што ги враќа назад кон катодата. Во електролитот, Li2S8 реагира веднаш со јони на литиум и електрони за да формира нов полисулфид, Li2S6. Процесот продолжува, поминувајќи низ други полисулфиди, Li2S4 и Li2S2, за на крајот да стане Li2S. Во секоја фаза, се ослободува корисна енергија сè додека не се испушти целосно клетката.

Полнењето е обратна од низата опишана погоре, што резултира во производство на јони на литиум кои дифузираат низ електролитот, на крајот формирајќи литиум метал.

Овој опис е поедноставен. Во реалноста, реакциите се посложени и многубројни, се одвиваат и во електролитот и во анодата. Всушност, во текот на многу циклуси на полнење и празнење, ова се несакани ефекти што предизвикуваат деградација во ќелијата на литиум сулфид.

Три фактори ќе утврдат дали батериите литиум сулфид успеваат или не. Првиот е успешна интеграција на батериите во неколку видови авиони, за да се демонстрира принципот. Вториот е континуирано рафинирање на клеточната хемија. Трето, е континуирано намалување на трошоците. Голем плус во овој поглед е дека сулфурот е многу ефтин и лесен за добивање материјал. Програмерите на оваа технологија се надеваат дека со текот на времето, трошоците за користење на Li-Sulf батерии ќе паднат под трошоците за Li-Ion решенијата што се користат во моментов.