Госкорпорация Росатом анонсировала аккумулятор нового поколения, который работает без подзарядки 20 лет
Стоит отметить тот факт, что в России за последние годы тенденция использования альтернативных источников энергии уделяется особое внимание. Конечно, отчасти это связано отчасти борьбой за экологию.
Однако до сих пор специалисты, работающие в этой области, так и не нашли полноценного решения, чем заменить углеводородную и атомную энергетику.
Наряду с этими исследованиями и разработками, ученые всего мира так же ищут оптимальный мобильный источник питания с высокой плотностью энергии, который был бы безопасный, долговечный и долго разряжался.
В настоящее время в этом плане доминируют Литий-ионные источники питания. Однако он не настолько безопасен, как нам бы этого хотелось. Сам по себе чистый Литий слишком активное вещество и, как следствие является пожароопасным и не подходит для использования в бытовых условиях.
По этой причине в литий-ионных аккумуляторах используют соединение лития с кобальтом, которые перемещаются по электролиту в угольный анод из катода.
Как следствие в них накапливаются окислы, и емкость батареи падает. В результате чего литий-ионные источники питания недолговечны, и как правило уже после 1000 циклов заряда емкость таких аккумуляторов снижается до 30-40%.
Однако недавно стало известно, что невероятный прорыв в этой области сделали российские ученые.
Еще в конце прошлого года представили госкорпорации Росатом, совместно с Роскосмосом, анонсировали компактный ядерный источник питания нового поколения, который способен работать без подзарядки несколько десятилетий и не имеет аналогов в мире.
Представители Росатома отмечают, что Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А.Бочвара, входящий в состав Росатома, на сегодняшний день существенно продвинулся в этом направлении.
Над созданием этой «вечной батарейки» в течении 8-ми лет работала большая команда учёных Роскосмоса и Росатома.
Главный эксперт ВНИИНМ им. Бочвара Александр Семенов, рассказал, что когда только начинали эту масштабную работу, многие авторитетные ученые, которые были привлечены к этому проекту, долгое время сомневались в его успехе. Тем более, что фактически эта работа была межотраслевая.
Отмечу, что Институт Бочарова оборудован по последнему слову техники. Однако, пока рано говорит о централизованном промышленном производстве в стенах этого научного заведения.
Помимо Роскосмоса и Росатома, которым отводилась основное направление, над этим проектом работало еще несколько организаций не входящих в их ведомство. Задача по такой кооперации была достаточно сложная. Но команде российских ученых всё-таки удалось наладить и обеспечить тесное сотрудничество на всех этапах работы.
Пока все составные части этой атомной компактной батарейки поставляют из разных городов, где находятся привлеченные к этому проектупредприятия. А сборка, которая считается самой сложной частью производства, в ВНИИНМ им. Бочвара, пока конечно штучно, но уже проходит вручную.
Сравнивать ядерную батарейку с любым другим существующим источником питания не имеет никакого смысла, так как срок ее службы как минимум 20 лет.
Российская ядерная батарейка в отличие от традиционных источников питания получает электрическую энергию в результате естественного распада радиоактивных изотопов.
На сегодняшний день мощность такой батарейки составляет порядка 200 нВт (Нановатт).
Пока ее мощности хватает только для подпитки маломощных систем, радиоэлектронных модулей, приборов различного назначенные, датчиков контрольно-измерительных приборов и т.д.
Стоит отметить тот факт, что первые попытки создать подобные мобильные источники питания в отечественной атомной промышленности, то есть так называемой «вечной батарейки», предпринимались еще в начале 60-х годов прошлого веке.
Тогда подобные компактные ядерные источники питания пытались сделать на безопасном изотопе Прометий-147, так как при распаде в нем отсутствуют гамма-лучи.
Однако это не привело к желаемому результату. Так как вследствие высокого бетта-излучения для разрабатываемых источников питания потребовалось дополнительное экранирование. В результате чего полупроводники, которые использовались при создании ядерной батарейки, не могли работать достаточно длительное время.
Сегодня российские ученые вместо Прометия-147 используют один из изотопов водорода Тритий. Стоит отметить, что этот элемент в природе встречается крайне редко, а если встречается, то только очень в небольших количествах.
Так что фактически Тритий в нужном количестве вырабатывается только в промышленных ядерных реакторах. Для одной ядерной батарейки Трития необходимо достаточно небольшой количество.
Поместить газообразный Тритий в батарейку, это так же не простая задача, как его добыча. Однако наши ученые нашли безопасный способ. При оптимальных условиях и в газообразной форме его закачивают в специальном аппарате насыщения, который так же был разработан российскими специалистами Росатома.
На сегодняшний день компактная ядерная батарейка имеет размер, чуть больше 5-ти рублевой батарейки. Однако она состоит из множества слоев из тонких пластин.
Каждый слой — это пропитанная Тритием пластина, пластина проводников, и корпус из металлокерамики. Такой «сэндвич» не позволяет тритию снова принять газообразную форму, что делает ядерную батарейку безопасной в использовании.
Планируется, что на данном этапе эту батарейку, причем уже скоро, будут использовать в космической отрасли, так как спутники, комические аппараты и модули в буквальном смысле напичканы электроникой и применение подобных технологий поможет значительно снизить вес всей конструкции.
На сегодняшний день эту функцию выполняют громоздкие солнечные батареи, которые многократно превышают вес ядерной батарейки и не всегда эффективны.
Так же стоит отметить, что по сравнению с компактными ядерными источниками питания, громоздкие солнечные панели не предназначены для работы вдали от солнца и не могут без солнечного света подзарядиться.
Так же существуют множество других перспективных вариантов, включая работу различных устройств военного назначения, устройств работающих под водой или высоко в горах. А наличие вакуума и низкие температуры, как отмечают российские ученые ВНИИНМ им. Бочвара, являются самыми благоприятными условиями для работы ядерной батарейки.
Однако специалисты не исключают, что уже в ближайшее время появится возможность сферы применения компактных ядерных источников питания и в гражданских условиях. Специалисты Росатома заявили, что в настоящее время уже ведутся работы над новыми полупроводниковыми преобразователями, для того что бы сделать это устройство гораздо мощнее.
Так же они заверяют, что уже «не за горами тот день», когда российская промышленность получит возможность замены традиционных быстро разряжающихся и более опасных аккумуляторов, на безопасные и компактные ядерные источники питания.
Источник
Как выбрать портативный аккумулятор
Каждый производитель мобильных телефонов пытается решить невыполнимую задачу — дать своему детищу максимум памяти и производительности, снабдить его всеми возможными опциями, но при этом сделать его максимально легким и тонким.
К сожалению, решить эту задачу частенько пытаются за счет емкости аккумулятора. Многие современные смартфоны держат заряд буквально сутки, даже будучи только «из коробки».
И рано или поздно возникает момент, когда вам нужно сделать важный звонок, или вы ждете важного звонка, или нужно срочно получить важную информацию из Интернета, или… а телефон показывает 0% заряда и выключается. Хорошо, если зарядка под рукой, и поблизости есть розетка, а если нет?
Спасательным кругом в такой ситуации станет портативный аккумулятор (power bank).
Недостаток портативного аккумулятора в том, что он вносит дополнительные сложности в нашу и без того загруженную заботой о разных гаджетах жизнь: его надо вовремя подзаряжать, не забывать класть в сумку или рюкзак; в кармане носить его неудобно – тяжелый и т.д.
В продаже есть смартфоны с аккумулятором большой емкости, держащим заряд несколько дней и даже недель.
Но, во-первых, для многих моделей смартфонов просто нет аналогов с большими аккумуляторами.
Во-вторых, «долгоживущие» смартфоны тяжелы и габаритны.
В-третьих, наличие аккумулятора большой емкости не дает гарантии, что вы однажды не окажетесь «в чистом поле» с разряженным телефоном в руках. Даже наоборот – долгий срок работы на одной зарядке у таких моделей дает ложное ощущение «вечного» заряда и выключаются они как-то совсем неожиданно.
Портативный аккумулятор имеет и некоторые плюсы перед встроенным, кроме того, что он сохраняет малый вес смартфона:
— им можно заряжать не только смартфоны, но и другие мобильные устройства с питанием от USB
— некоторые модели имеют дополнительный функционал: фонарик, солнечную батарею, кард-ридер и т.д., что значительно расширяет сферу их применения.
Характеристики портативных аккумуляторов
Емкость портативного аккумулятора – его главный параметр, в первую очередь определяющий его привлекательность и цену. Чем больше емкость аккумулятора, тем большее количество раз он сможет полностью зарядить смартфон или другой гаджет.
Но, прежде чем покупать аккумулятор на несколько десятков тысяч мАч, следует оценить, действительно ли такая емкость будет востребована.
Если аккумулятор нужен только для того, чтобы иметь возможность воспользоваться внезапно «севшим» телефоном в критической ситуации, то хватит аккумулятора минимальной емкости – такой будет и легче, и удобнее в обращении, и значительно дешевле.
Если же аккумулятором планируется пользоваться в путешествиях, лучше взять повербанк с емкостью, которой будет достаточно для нескольких полных зарядов смартфона.
А если аккумулятором планируется заряжать не только смартфон, но и другие гаджеты – вплоть до ноутбука, то здесь уже никакая емкость лишней не будет.
При подборе емкости следует не упускать из виду один важный момент: далеко не вся емкость портативного аккумулятора способна «перейти» в батарею заряжаемого гаджета.
Приведенное на корпусе повербанка число – это номинальное значение. Такую емкость выдадут его элементы при их разряде номинальным током. А в реальной же эксплуатации токи разряда намного выше, плюс еще зачастую разряд производится при напряжении, превышающим номинал элементов, из которых собран аккумулятор – и на преобразовании также теряется часть энергии.
Плюс нельзя забывать о том, что литий-ионные аккумуляторы (из которых состоит большинство портативных аккумуляторов) «не любят» полных разрядов – часть заряда следует оставлять в аккумуляторе, иначе он быстро выйдет из строя.
С учетом всех этих особенностей, рабочая емкость аккумулятора – та, которую он может передать заряжаемым устройствам – составляет 60-70% от номинальной. И чем большим током и напряжением производится заряд, тем этот процент меньше.
Выходное напряжение следует подбирать исходя из характеристик заряжаемого устройства.
Выходное напряжение 3,7 (3,8) В можно использовать для зарядки большинства аккумуляторных элементов, номинал которых составляет как раз 3,7 В. Причем таким напряжением элементы можно заряжать напрямую, без контроллера зарядки.
Преимущество повербанков с выходным напряжением в 3,7 вольт в том, что их КПД немного выше за счет отсутствия преобразования выходного напряжения.
А минус в том, что их универсальность ограничена – стандартное напряжение питания на разъеме USB (которым оснащено большинство таких аккумуляторов) составляет 5 В, и если вы попытаетесь зарядить с его помощью устройство, контроллер зарядки которого требует именно 5 В, то устройство просто откажется заряжаться.
Выходное напряжение 5 В – стандарт питания разъема USB, через который сегодня производится зарядка большинства мобильных устройств. Неудивительно, что это выходное напряжение – наиболее распространенное на портативных аккумуляторах и наиболее универсальное. Любое устройство с зарядкой от USB просто обязано заряжаться от разъема с питанием 5 В.
Выходные напряжения 9, 12, 16, 19 и 20 В на отдельном разъеме предназначены для заряда более «габаритных» мобильных устройств, чаще всего – ноутбуков и планшетов.
Обычно величина напряжения на разъеме выставляется кнопкой на корпусе повербанка, а подключение к заряжаемому устройству производится с помощью соответствующего переходника.
Перед зарядкой устройств с помощью такого аккумулятора следует тщательно убедиться, что напряжение выставлено правильно и переходник установлен соответствующий – иначе возможно повреждение заряжаемого устройства. Совсем не лишним для такой модели будет наличие дисплея, на котором отображается напряжение зарядки.
Бывает также, что выходные напряжения больше 5 В приведены в характеристиках аккумулятора, имеющего только USB выходные разъемы. Стандарт USB 3.1 допускает напряжение питания до 20 В – но устанавливается это напряжение только автоматически и только после того, как заряжаемое устройство «сообщит» зарядке, что готово принимать повышенное напряжение.
Если же на аккумуляторе напряжение питания USB можно выставить вручную, то от такого повербанка лучше отказаться – риск «сжечь» заряжаемое устройство слишком велик.
Сила тока (выход). Сила тока определяет пригодность аккумулятора для зарядки планшетов и ноутбуков (многие из них требуют токов зарядки от 2 до 4 А) и также показывает, как быстро повербанк может зарядить телефон.
Аккумулятор с максимальным выходным током в 0,5 А будет заряжать смартфон вдвое дольше, чем аккумулятор с током в 1 А. Если смартфон способен заряжаться током в 2А, то время заряда (от соответствующего аккумулятора) уменьшится еще вдвое.
При этом не стоит бояться «сжечь» смартфон повышенным током зарядки – у всех современных телефонов контроллер ограничивает ток зарядки до оптимальной величины.
Преимущество у повербанка с низким выходным током одно – такой режим разряда благоприятнее для аккумулятора и рабочая емкость его будет выше, чем у повербанка с аналогичной номинальной емкостью, но высоким выходным током.
Поддержка быстрой зарядки. Многие современные гаджеты способны ускорить время зарядки на 40-50% за счет использования возможностей USB 3.1 по изменению напряжения и тока питания.
В режиме быстрой зарядки контроллер следит за параметрами заряжаемого аккумулятора и выставляет на разъеме напряжение и ток, оптимальные для ускорения заряда. Разные производители используют различные стандарты быстрого заряда, и, если вам важна эта функция, перед покупкой аккумулятора убедитесь, что он поддерживает тот же режим быстрой зарядки, что и ваш смартфон.
Совместимость. Большинство портативных аккумуляторов универсальны и подходят для зарядки любого гаджета с соответствующим разъемом. Но если вы хотите быть уверены, что аккумулятор имеет нужный разъем и поддерживает все режимы зарядки вашего гаджета – выбирайте среди совместимых с ним моделей.
Тип аккумулятора. Литий-ионные (li-ion) аккумуляторы набраны из типовых элементов (выглядящих, как пальчиковые батарейки), они относительно недороги, но подвержены саморазряду и сильно греются при повышенных токах.
Литий-полимерные аккумуляторы обладают большей емкостью, безопаснее, но и дороже.
Выходные разъемы на корпусе используются для зарядки устройств, выбирать аккумулятор желательно с теми разъемами, которые могут вам потребоваться.
Большинство устройств если и не заряжаются напрямую от USB, то имеют переходник на него, поэтому выходной разъем USB является наиболее распространенным. Часто встречается также миниатюрный вариант этого разъема – microUSB.
В последнее время все большее распространение получает разъем USB Type-C – многие устройства с поддержкой быстрой зарядки имеют именно такой разъем зарядного устройства.
Ну и нельзя забывать о устройствах фирмы Apple, традиционно избегающей общепринятых стандартов: если вы – владелец iPhone или iPad, для зарядки вам потребуется портативный аккумулятор с соответствующим выходным разъемом – apple 30-pin или apple Lightning.
Входные разъемы на корпусе используются для зарядки самого аккумулятора. Некоторые аккумуляторы имеют собственный блок питания с отдельным разъемом, большинство заряжается от того же USB/microUSB.
Владельцам техники Apple может оказаться удобнее аккумулятор, использующий для зарядки разъем Lightning – такой аккумулятор можно заряжать штатной зарядкой Apple.
Число USB-портов больше 1, может быть полезным, если вы планируете заряжать одновременно несколько устройств.
Но имейте в виду, что аккумулятор, скорее всего, не сможет держать максимальный выходной ток на всех разъемах. Выходной ток аккумулятора «делится» на используемые разъемы: если к аккумулятору с максимальным выходным током 2 А подключить два устройства одновременно, каждое из них получит только по 1А.
Варианты выбора портативных аккумуляторов
Если вам нужно недорогое и компактное устройство, которое поможет вам воспользоваться неожиданно разрядившимся телефоном, выбирайте среди бюджетных моделей небольшой емкости – пусть полностью зарядить ваш смартфон такая и не сможет, но без связи в критический момент вы не останетесь.
Если ваш смартфон поддерживает режим быстрой зарядки, и вы хотите, чтобы от портативного аккумулятора зарядка тоже шла побыстрее, выбирайте среди моделей с поддержкой быстрой зарядки.
Чтобы иметь возможность полностью зарядить аккумулятор смартфона 1-2 раза – выбирайте среди моделей емкостью до 10000 мАч, Чтобы определить, сколько раз аккумулятор сможет зарядить ваш телефон, увеличьте емкость аккумулятора телефона на 35% и поделите емкость портативного аккумулятора на получившееся число.
Для путешествий вдали от цивилизации потребуется аккумулятор большой емкости.
Чтобы иметь возможность заряжать не только смартфон, но и планшет или ноутбук, выбирайте среди моделей с повышенной емкостью и возможностью зарядки высоким напряжением. Обратите внимание, чтобы в списке напряжений зарядки было и требуемое для вашего ноутбука или планшета.
Источник