2022-04-20
Дэлхийг өөрчилж чадах өөр нэг санамсаргүй батэрэй
Товчхондоо, лити-хүхрийн батарей бараг бүх зүйлийг цахилгаанаар хөдөлгөх, байгаль орчинд аюулгүй технологийг хөгжүүлэх боломжийг олгох ажээ.
Олон тооны санамсаргүй нээлтүүд бидний амьдралыг бүхэлд нь өөрчилсөн байдаг. Динамит, пенициллин, рентген аппарат болон богино долгионы зуух нь ийм санамсаргүй нээлтүүдийн тод жишээ юм. Тун удахгүй бид дэлхийг өөрчилж чадах өөр нэг санамсаргүй нээлтийн гэрч болох магадлалтай байна. Литийн хүхрийн батарей гэж нэрлэж буй энэхүү цахилгаан цэнэг хураах төхөөрөмж нь бидний өдөр тутмын амьдралыг өөрчлөөд зогсохгүй манай гарагийг уур амьсгалын өөрчлөлтөөс аврах боломжтой ажээ.
Лити-ионы эрин
Сүүлийн жилүүдэд хүн төрөлхтөн тогтвортой хөгжлийн зорилтуудыг хэрэгжүүлж, уур амьсгалын өөрчлөлттэй тэмцэхийн тулд амьдрах хэв маягаа өөрчилж, цахилгаан машин гэх мэт цэвэр технологийг эрэлхийлэх болсон. 1990-ээд оны эхэн үеэс эхлэн лити-ион батарей хэрэглээнд нэвтэрснээс хойш цэнэг хадгалах хамгийн гол технологи хэвээр байгаа юм. Одоогоор лити-ион батарей нь гар утас, Теслагийн авто машинаас эхлээд том хэмжээний эрчим хүчний сүлжээний цахилгаан цэнэгийг нөөцлөх байгууламж, хиймэл дагуулыг хүртэл эрчим хүчээр хангахад ашиглагдаж байна. Гэвч энэ технологид хэд хэдэн ноцтой сул талууд бий.
Нэгдүгээрт, кобальт гэх мэт лити-ион батарейг үйлдвэрлэхэд шаардлагатай материалуудыг олборлох үйл явц байгаль орчинд ихээхэн хор хөнөөл учруулдаг. Үүний нөлөөгөөр асар том хэмжээтэй экосистемүүд устаж, химийн хорт бодисууд байгаль орчныг бохирдуулж байна. Түүнчлэн эдгээр уурхайн ажлын нөхцөл нь үхлийн аюултай, хүүхдийн хөдөлмөрийг ашигладаг нь хүмүүнлэгийн хямралд хүргэдэг тухай асуудлууд ч хөндөгддөг.
Хоёрдугаарт, ийм төрлийн батарейн амьдралын мөчлөг богино, цэнэглэгдэх хугацаа нь удаан байдаг. Хэрэв төхөөрөмжүүдийг олон удаа хурдан цэнэглэвэл багтаамж нь ч хурдан буурна. Ийм байдлаар цэнэг хадгалах багтаамжгүй болсон хуучин батарейн хаягдал мөн л байгаль орчны томоохон асуудал болоод байна. Цахилгаан машин унах нь эдийн засгийн хувьд зардал ихтэй байх шалтгаан энэ юм. Хуучин цахилгаан машины батарей багтаамжгүй болсон үед түүнийг солих нь өндөр өртөгтэй бөгөөд энэ нь цахилгаан машины хэрэглээ, хөгжлийг удаашруулах гол шалтгаан болдог ажээ.
Санамсаргүй нээлт, хэт эерэг үр дүн
Лити-ион батарейн хэмжээ аажмаар жижгэрч, багтаамж нь нэмэгдэж байгаа боловч хүнд жинтэй, том хэмжээтэй хэвээр байна. Энэ нь ийм төрлийн батарейн хэрэглээг хязгаарлаж, цахилгаан онгоц, хөлөг онгоц зэрэг зарим хэрэглээнд цахилгаан хөдөлгүүр ашиглах боломжийг хязгаарлана. Өөр нэг асуудал нь лити-ион батарей гэмтсэн тохиолдолд эрчимтэй шатдаг, галын аюултай гэдгийг бид Самсунгийн шатсан Note 7 гар утас болон Ричард Хаммондыг осолд оруулсан Rimac цахилгаан машины жишээнээс мэдэх болсон.
Иймээс дэлхий дахинд судлаачид лити-ион батарейг орлож чадах шинэ технологийн эрэлд гараад байна. Эдгээр эрэл хайгуулчдын нэг нь Дрекселийн их сургуулийн судалгааны баг юм. Тэд дээр дурдсан асуудлуудыг лити-хүхрийн батарей бүрэн шийдэж, ойрын хугацаанд бидний амьдрах хэв маягийг бүрэн өөрчилж чадна гэж үзжээ.
Лити-хүхрийн батарей нь экологийн хувьд хамаагүй бага хор хөнөөл учруулах материал ашигладаг, үйлдвэрлэлийн зардал бага, цэнэглэх хурднаас хамааралгүйгээр гурав дахин их эрчим хүч хадгалах бололцоотой бөгөөд галын эрсдэл нь хамаагүй бага юм.
Харин нэг том сул тал бий. Лити-ион батарейг 2,000 удаа бүрэн цэнэглэх боломжтой байдаг бол лити-хүхрийн батарейг ердөө 1,000 орчим удаа цэнэглэж болно. Тиймээс, 1-2 жил хэрэглэсний дараа лити-хүхрийн батарейг үндсэндээ дахин ашиглах боломжгүй болдог.
Энэ асуудлыг шийдэхийн тулд Дрекселийн судалгааны баг батарейн катод буюу хасах туйл дээрх нэгдлүүдийг өөрчлөх замаар лити-хүхрийн батарейг хөгжүүлсэн байна. Ингэснээр батарейг илүү удаан хугацаагаар ашиглах боломжтой болно гэж таамаглажээ. Гэвч тэд төсөөлөөгүй үр дүнд хүрсэн аж. Туршилтаар хүхрийн оролцоотой явагдсан химийн урвалын үр дүнд батарейн задрал үндсэндээ зогссон байна. Өөрөөр хэлбэл, батарейг хэдэн ч удаа цэнэглэх боломжтой болсон гэсэн үг.
Тэд санамсаргүй нээлтдээ өөрсдөө ч маш их цочирдсон тул үүнийг үнэн эсэхийг шалгахын тулд туршилтаа 100 удаа давтжээ. Эдгээр туршилтын үр дүнд батарейг 4,000 удаа цэнэглэсэн ч цэнэг хадгалах багтаамж нь огт буурахгүй болох нь тогтоогдов. Түүнчлэн тэдний бүтээсэн батарей лити-ионоос гурав дахин их эрчим хүч хадгалах багтаамжтай ба илүү хурдан цэнэглэгддэг гэдгийг ч олж мэджээ.
Ихэнх санамсаргүй нээлтүүдийн нэгэн адил судалгааны багийн эрдэмтэд тус батарей дотор чухам яг юу болж байгааг хараахан ойлгож чадаагүй байна. Тэд хүхрийн оролцоотой явагдаж буй энэхүү химийн урвал яаж бий болсныг, хэр удаан хугацаанд энэ хэвээрээ байхыг хэрхэн баталгаажуулахаа ч мэдэхгүй байгаагаа мэдэгджээ. Тиймээс ирээдүйд хэрэглэгдэх бүх цахилгаан төхөөрөмжид хэрэглэгдэх өндөр магадлалтай энэхүү батарейг илүү найдвартай болгохын тулд эдгээр асуултын хариултыг олох шаардлагатай гэж үзэж байгаа юм байна.
Шинэ эрин
Одоогоор шинэ батарей лити-ион батарейгаас гурав дахин бага жинтэй бөгөөд ашиглалтын хугацаа хоёр дахин их гэдэг нь түүнийг хүлээн зөвшөөрөхөд хангалттай үнэ цэн билээ.
Энэхүү давуу тал нь ойрын хугацаанд олон мянган км замыг илүү хурдан туулах чадвартай цахилгаан машин өнөөгийн энгийн машинтай ижил үнээр худалдаалагдах, хаягдал батарейн хог хаягдал эрс багасах, мөн цахилгаан машины хэрэглээг нэмэгдүүлэх гол шалтгаан болно. Цаашлаад ойрын зайн нислэг, ачааны хөлөг онгоц, зорчигч тээврийн гаталга онгоцнууд бүрэн цахилгаанаар явах технологид шилжинэ. Бага жин, урт наслалт, өрсөлдөхүйц үнэ нь дэлхийн нийтийн уур амьсгалын өөрчлөлтийг бууруулах зорилгод ч томоохон хувь нэмэр оруулна.
Энэхүү шинэ батарейг бүтээхэд хэрэглэгддэг лити, хүхэр болон бусад материалууд лити-ион батарейн бүтээгдэхүүнүүдтэй харьцуулахад дэлхий даяар элбэг тархацтай байдаг. Иймээс тэдгээрийн олборлолттой холбоотой уул уурхайн экологид үзүүлэх нөлөөллийг эрс багасгаж, нийлүүлэлтийн сүлжээг нэмэгдүүлж чадна гэсэн үг.
Гайхалтай мэдээ үүгээр дууссангүй. Учир нь лити-хүхрийн батарей энэ нээлтийн төгсгөл биш ажээ. Дрекселийн судалгааны баг энэхүү нээлтээ натри-хүхрийн батарей болгон хөгжүүлэхээр ажиллаж эхэлсэн байна. Ингэснээр батарейн үйлдвэрлэлд литийн хэрэглээг арилгаж, батарейг илүү байгальд ээлтэй болгож, нийлүүлэлтийн асар өргөн сүлжээг бий болгож, автомашин үйлдвэрлэгчдийн хүсэж буй хурд, хүчтэй цахилгаан машин бүтээх боломжтой болох юм.
Товчхондоо, лити-хүхрийн батарей бидний одоогийн хэрэглэж буй лити-ион батарейн сул талуудыг нөхөж, бараг бүх зүйлийг цахилгаанаар хөдөлгөх боломжийг олгож, байгаль орчинд аюулгүй цэвэр технологийг хөгжүүлэх суурь болсноор бидний амьдралыг ойрын хугацаанд бүхэлд нь өөрчлөх өндөр магадлалтай байна.