Дар вактхои охир сохаи нави энергетики хеле тараккй кард. Имрӯз мо дар бораи принсипҳои таҳия ва кори батареяҳо ва батареяҳои телефонҳои мобилӣ сӯҳбат хоҳем кард.

1. Принсипи кори батарея

Таҷҳизоте, ки бевосита энергияи химиявӣ, энергияи рӯшноӣ, энергияи гармӣ ва ғайраро ба энергияи барқ ​​табдил дода метавонад, батарея номида мешавад. Ба он батареяҳои кимиёвӣ, батареяҳои ҳастаӣ ва ғайра дохил мешаванд ва он чизе, ки мо одатан батареяҳо меномем, умуман ба батареяҳои кимиёвӣ дахл дорад.

Батареяҳои химиявии амалӣ ба батареяҳои аввалия ва аккумуляторҳо тақсим мешаванд. Батареяҳое, ки мо дар ҳаёти ҳаррӯзаи худ бо онҳо тамос мегирем, асосан аккумуляторҳо мебошанд. Батареяро пеш аз истифода пур кардан лозим аст ва баъд онро холӣ кардан мумкин аст. Дар вакти пур кардан энергияи электр ба энергияи химиявй табдил меёбад; хангоми разряд кардан энергияи химиявй ба энергияи электр табдил меёбад.

Ҳангоми холӣ шудани батарея ҷараён аз электроди мусбат ба электроди манфӣ тавассути занҷири беруна мегузарад. Дар электролит мутаносибан ионҳои мусбат ва ионҳои манфӣ ба электродҳо ва ҷараён аз электроди манфӣ ба электроди мусбат интиқол дода мешавад. Вақте ки батарея холӣ мешавад, ду электрод реаксияи химиявиро мегузаронанд ва занҷир ҷудо мешавад ё реаксияи химиявӣ ба амал меояд. Вақте ки мавод тамом мешавад, разряд қатъ мешавад.

Вобаста аз маводе, ки дар дохили батарея истифода мешавад, батарея метавонад дубора барқгиранда ё барқнашаванда бошад. Баъзе реаксияҳои кимиёвӣ бебозгашт ва баъзеҳо бебозгаштанд.

Иқтидор ва суръати батарея аз маводи он вобаста аст.

2 Таърихи пайдоиши батареяҳои телефони мобилӣ

Батареяҳои телефони мобилиро асосан ба се марҳила тақсим кардан мумкин аст: батареяи Ni-Cd → батареяи Ni-MH →

Аз номҳои ин се марҳила мо мебинем, ки элементҳои асосии кимиёвии дар батареяҳо истифодашаванда тағир меёбанд ва дар батареяҳо навовариҳои технологӣ бештар ба назар мерасанд. Мо ҳатто гуфта метавонем, ки бе батареяҳои литийӣ имрӯз ҳаёти интеллектуалии мобилӣ вуҷуд надошт.

Вақте ки телефонҳои мобилӣ бори аввал дар солҳои 1980 пайдо шуданд, онҳоро “телефонҳои мобилӣ” низ номиданд. Аз номаш мебинем, ки он бузург аст. Сабаби асосии калон будани он дар батареяи калонаш мебошад.

Дар солҳои 1990-ум батареяҳои Ni-MH пайдо шуданд, ки хурдтар ва аз ҷиҳати экологӣ тозатаранд. Маҳсулоти ситораи Motorola StarTAC батареяҳои гидриди металлии никелро истифода мебарад, ки ба қадри кофӣ хурд ҳастанд, ки дарки одамонро вайрон кунанд. StarTAC328, ки соли 1996 бароварда шуд, аввалин телефони флип дар ҷаҳон буд, ки вазнаш ҳамагӣ 87 грамм буд.

Дар аввали солҳои 1990-ум, батареяҳои литий низ пайдо шуданд. Дар соли 1992, Sony батареяи литийии худро ба маҳсулоти худ ҷорӣ кард, аммо аз сабаби нархи баланд ва набудани қувваи аъло, онро танҳо дар маҳсулоти худ истифода бурдан мумкин буд. Баъдан, бо навовариҳои технологии маводи батареяи литий ва пешрафти технологияи истеҳсолӣ, иқтидор ва арзиши он такмил дода шуд ва тадриҷан ба манфиати бештари истеҳсолкунандагон ноил гардид. Давраи батареяҳои литий расман фаро расид.

Батареяи литий ва ҷоизаи Нобел

Ҳарчанд иваз кардани телефонҳои мобилӣ босуръат инкишоф меёбад, аммо рушди батареяҳои телефонҳои мобилӣ нисбатан суст аст. Мувофиқи маълумоти тадқиқот, иқтидори батареяҳо дар ҳар 10 сол танҳо 10% меафзояд. Дар як муддати кутох хеле зиёд кардани иктидори аккумуляторхои телефони мобил кариб номумкин аст, аз ин ру, сохаи аккумулятори телефонхои мобили низ имконот ва потенсиали номахдуд дорад.

Ҷоизаи Нобел дар бахши кимиё дар соли 2019 ба профессор Ҷон Гуденоф, Стэнлӣ Уиттингем ва доктор Акира Ёшино барои корҳояшон дар соҳаи батареяҳои литийӣ дода шуд. Дар асл, ҳар сол пеш аз пирӯзӣ, баъзе одамон пешгӯӣ мекунанд, ки батареяҳои литий ғолиб хоҳанд шуд. Пешрафти батареяҳои литийӣ ба ҷомеа таъсир ва саҳми бузург дорад ва мукофотҳои онҳо сазоворанд.

Аввалин бӯҳрони нафтии ҷанги Ховари Миёна дар солҳои 1970-ум мардумро водор сохт, ки аҳамияти раҳоӣ аз вобастагии нафтро дарк кунанд. Ворид кардани манбаъҳои нави энергия метавонад нафтро иваз кунад. Кишварҳои дилгармкунанда инчунин дар таҳқиқот ва коркарди батареяҳо қуллаҳои нав ба вуҷуд оварданд. Бо таъсири бӯҳрони нафт, ӯ умедвор аст, ки дар соҳаи энергетикаи алтернативӣ саҳм мегузорад.

Ҳамчун як унсури қадимие, ки дар чанд дақиқаи аввали таркиши Калон тавлид шудааст, литийро бори аввал кимиёгарони Шветсия дар шакли ионҳои литий дар ибтидои асри 19 кашф карданд. Он бениҳоят реактивӣ аст. Заъфи он дар реактивӣ аст, аммо он инчунин ҷиҳатҳои қавӣ аст.

Вақте ки литийи соф ҳамчун анод барои пур кардани батарея истифода мешавад, дендритҳои литий пайдо мешаванд, ки боиси расиши кӯтоҳ дар батарея, сӯхтор ва ҳатто таркиш мешавад, аммо пажӯҳишгарон ҳеҷ гоҳ аз батареяҳои литий даст накашидаанд.

Се барандаи Ҷоизаи Нобел: Стэнли Уиттингем аввалин батареяи литийии комилан фаъол буд, ки дар аввали солҳои 1970-ум дар ҳарорати хонагӣ кор мекард ва бо истифода аз гардонандаи пурқудрати литий барои озод кардани электронҳои беруна;

Батареяи Whittingham метавонад каме бештар аз ду вольт тавлид кунад. Соли 1980 Гуденоу кашф кард, ки истифодаи литий кобальт дар катод метавонад шиддатро дучанд кунад. Вай иктидори аккумуляторро ду баробар зиёд кард ва материали катод-зичии энергия хеле сабук аст, вале он метавонад батареяи пуркувваттар кунад. Вай барои азхуд намудани аккумуляторхои фоиданоктар шароитхои хуб фарохам овард;

Дар соли 1985, Акасе Ёшино аввалин роботи тиҷоратиро таҳия кард. Вай кислотаи кобальти литийро, ки Гунеюф ҳамчун катод истифода кардааст, интихоб кард ва хӯлаи литийро бо карбон ҳамчун электроди манфии батарея бомуваффақият иваз кард. Вай батареяи литийро бо кори устувор, вазни сабук, иқтидори калон, ивазкунии бехатар ва хеле кам кардани хатари сӯхтани стихиявӣ таҳия кард.

Маҳз тадқиқоти онҳо батареяҳои литийро ба маҳсулоти бешумори электронӣ тела дода, ба мо имкон медиҳад, ки аз ҳаёти муосири мобилӣ лаззат барем. Батареяҳои литийӣ барои ҷомеаи нави бесим, аз сӯзишвории истихроҷшуда шароити мусоид фароҳам оварда, ба инсоният нафъи калон оварданд.

Технология ҳеҷ гоҳ қатъ намешавад

Дар он рӯзҳо барои пур кардани барқ ​​10 соат ва барои гуфтугӯ 35 дақиқа вақт лозим буд, аммо ҳоло телефонҳои мобилии мо пайваста такрор мешаванд. Мо дар муддати тӯлонӣ ба мушкилоти пуркунии барқ ​​дучор нахоҳем шуд, чуноне ки дар гузашта будем, аммо технология ҳеҷ гоҳ қатъ нашудааст. Мо ҳоло ҳам роҳи иқтидори калон, андозаи хурд ва мӯҳлати тӯлонии батареяро меомӯзем.

То ба ҳол, мушкилоти дендрити батареяҳои литий то ҳол муҳаққиқонро мисли арвоҳ таъқиб мекунад. Бо ин хатари бузурги амниятӣ рӯ ба рӯ шуда, олимон дар тамоми ҷаҳон то ҳол сахт меҳнат мекунанд. Гуденоф, барандаи 90-солаи Ҷоизаи Нобел, бо қатъият худро ба таҳқиқот ва таҳияи батареяҳои сахти сахт бахшидааст.

Дӯст, шумо дар бораи энергияи нав чӣ фикр доред? Дурнамои шумо ба ояндаи соҳаи батарея чӣ гуна аст? Шумо аз телефонҳои мобилии оянда чӣ интизоред?

Хуш омадед ба як паём барои муҳокима, лутфан ба илми сӯрохи сиёҳ диққат диҳед ва ба шумо илми ҷолибтаре пешкаш кунед.