Pētnieki izstrādā pasaulē pirmo kurināmā elementu, izmantojot nerūsējošo tēraudu, kas spēj darbināt viedtālruņus nedēļu un pagarināt drona lidojuma laiku par vairāk nekā vienu stundu

Pēdējo desmit gadu laikā mobilās tehnoloģijas ir strauji attīstījušās. Viedtālruņi, viedie pulksteņi, kameras un droni ir kļuvuši viedāki un jaudīgāki nekā jebkad agrāk.

Tomēr šo tehnoloģiju attīstība vienmēr ir saskārusies ar vienu lielu izaicinājumu: enerģijas piegādi.

Izmantojot novatoriskus tērauda materiālu pielietojumus, šis ierobežojums drīz var tikt pārvarēts, radot jaunas paaudzes enerģijas risinājumus nākotnes elektroniskajām ierīcēm.

Ilgstoša{0}}akumulatora tehnoloģija

Pētnieki no Pohangas Zinātnes un tehnoloģijas universitātes Dienvidkorejā, kuru vadīja profesors Kjons Mans Čoi un doktora pētnieks Kuns Džongs Kims, izstrādāja jauna veida kurināmā elementu, apvienojot porainu nerūsējošo tēraudu ar plānas{0}}plēves elektrolītiem un elektrodiem ar minimālu siltuma jaudu.

Jaunais dizains piedāvā labāku izturību un ilgāku kalpošanas laiku, salīdzinot ar tradicionālajiem litija{0}}jonu akumulatoriem.

Degvielas šūna var darbināt viedtālruni vienu nedēļu pēc vienas uzlādes.

Pētnieki izstrādāja miniatūru cietā oksīda kurināmā elementu (SOFC), kas var nodrošināt pietiekami daudz enerģijas, lai darbinātu viedtālruņus aptuveni vienu nedēļu un dronus vairāk nekā vienu stundu.

Viņi arī ierosināja, ka, pamatojoties uz tās strukturālajām priekšrocībām, tehnoloģiju varētu potenciāli attīstīt par lielākām un pieejamākām kurināmā elementiem nākamās paaudzes{0}}automobiļu energosistēmām.

Izmantojot oksīda elektrolītu, degvielas šūna pārnes skābekļa jonus uz degvielas elektrodu, pārvēršot ūdeņradi elektroenerģijā.

Tradicionālās miniatūras cietā oksīda kurināmā elementi bieži izmanto silīciju kā atbalsta materiālu. Tomēr silīcija un elektrolīta materiālu termiskā neatbilstība var izraisīt strauju degradāciju darbības laikā.

Nerūsējošā tērauda serde

Lai pārvarētu šos ierobežojumus, profesors Choi izvēlējās dizainu, kura pamatā ir porains nerūsējošais tērauds.

Salīdzinot ar konstrukcijām, kuru pamatā ir silīcijs{0}}, nerūsējošā tērauda dizains uzlaboja kurināmā elementu veiktspēju un izturību.

Saskaņā ar profesora Choi un viņa pētnieku grupas teikto, nerūsējošais tērauds tika izvēlēts tā izcilās termodinamiskās stabilitātes, mehāniskās izturības un izturības pret oksidācijas un reducēšanas reakcijām dēļ.

Uzlabotām enerģijas ierīcēm, piemēram, mikro-SOFC sistēmām, materiālu izvēle ir ļoti svarīga. Nerūsējošā tērauda izstrādājumi, piemēram, 304 Stainless Steel Plate, tiek plaši izmantoti precīzijas lietojumos, jo tiem ir līdzsvarota izturība pret koroziju, mehāniskās īpašības un ražošanas veiktspēja.

Tikmēr 316 Stainless Steel Plate nodrošina paaugstinātu izturību pret koroziju, pateicoties tās molibdēna saturam, padarot to piemērotu prasīgākām vidēm, kur nepieciešama materiāla stabilitāte.

Uzlabota nerūsējošā tērauda ražošana enerģijas vajadzībām

Miniatūra degvielas šūna tika ražota, izmantojot lentes liešanas un laminēšanas procesu (TCL), kas ir līdzīga 3D drukāšanai, kas nodrošina precīzu plānu slāņu struktūru ražošanu.

Nerūsējošā tērauda loksnes izmantošana ļauj inženieriem izstrādāt vieglas un ļoti precīzas sastāvdaļas, vienlaikus saglabājot konstrukcijas izturību.

Nākamās{0}}paaudzes enerģijas tehnoloģijām ražotāji arvien vairāk pieprasa materiālus, kas apvieno:

• Augsta izturība
• Termiskā stabilitāte
• Izturība pret koroziju
• Precīza izmēru kontrole

Šīs prasības padara nerūsējošo tēraudu par svarīgu materiālu izvēli progresīvām elektroniskām un ar enerģiju saistītām{0}}lietotnēm.

Portatīvās enerģijas nākotne

Pētījums, kas publicēts žurnālā Scientific Reports, parādīja, ka plānas{0}}plēves-izstrādātas miniatūras cietā oksīda kurināmā šūnas (mikro-SOFC) var sasniegt augstāku īpatnējo enerģiju un enerģijas blīvumu.

Ja šī tehnoloģija veiksmīgi tiek komercializēta, tā varētu daļēji aizstāt litija baterijas portatīvajās elektroniskajās ierīcēs.

Pētnieki paskaidroja, ka šī akumulatoru tehnoloģija ir piemērota pārnēsājamai elektronikai, kurai nepieciešams augsts jaudas blīvums un ātrs termiskais cikls.

Lai gan sagaidāms, ka viedtālruņi, klēpjdatori, valkājamas ierīces un droni būs galvenie lietojumi, potenciālie lietojumi sniedzas daudz tālāk par plaša patēriņa elektroniku.

Nākotnes lietojumprogrammas varētu ietvert īpaši{0}}vieglie lidaparāti, piemēram, e-Gull, nākamās-paaudzes viedās mājas un pat elektriskie transportlīdzekļi, piemēram, Tesla Model 3.

Enerģētikas tehnoloģijām turpinot attīstīties, uzlaboti materiāli, tostarp precīzās nerūsējošā tērauda sastāvdaļas, nerūsējošā tērauda loksnes un nerūsējošā tērauda plāksnes, turpinās atbalstīt inovācijas kurināmā elementu, elektronikas un tīras enerģijas sistēmu jomā.