Цены на топливо неуклонно растут, а скорость передвижения уже давно стала для нас необходимостью. Существует реальная высокоэффективная альтернатива привычному источнику энергии?
Действительно ли гибридные двигатели и электромобили можно считать нашим будущим? И на что эти технологии способны сегодня? Грустная правда в том, что КПД двигателя внутреннего сгорания далек от совершенного. Даже куда более эффективный - дизель - работает только на 30% от своего потенциала; остальные теряется как выхлопной газ, охлаждение и сила трения. Когда мы покупаем 10 литров дорогого топлива, мы только три из них непосредственно используем на передвижение.
Передовые модели будущего, как вот автогибриды, сочетают традиционное внутреннее сгорание с электродвигателем. КПД последнего - значительно выше: он отдает до 70% своей мощности. Автопроизводители работают над моделями, которые перед движением достаточно было бы включить на время в розетку. Единственная пока проблема - электромобиль не имеет надлежащей батареи.
Немецкие ученые решили эту проблему. Они изобрели литий-ионную батарею, которая может хранить огромное количество энергии. С таким аккумулятором электромобиль сможет работать так же эффективно, как и авто с двигателем внутреннего сгорания.
"У нас есть технология, которая позволит машинам на 100% питаться от электричества. Она - энергетически выгодна, нейтральная в плане углекислого газа и не производит дальнейших выбросов ", - рассказывает проект-менеджер Др. Андреас Гутш.
Почему же эта батарея аж настолько мощнее обычной? Секрет - в четком разделении положительного и отрицательного полюсов. Ведь, когда ионы лития движутся вперед-назад, полюса ни при каких условиях не должны касаться друг друга. Это разделение обеспечивает специальная, устойчивая к высоким температурам прокладка. Раньше такого не было.
Вот почему литий-ионные аккумуляторы до сих пор применялись только в мобильных телефонах и ноутбуках. Проблема в том, что когда накапливается слишком много энергии, тонкая фольга перегревается. Если она сплавится, анод и катод сойдутся. Результат: короткое замыкание и угроза взрыва.
"Эта прокладка керамическая, но, как видите, ее все же можно свернуть. Следовательно, ее можно использовать в литиевых батареях ", - говорит работник научного бизнес-центра Evonik (г. Марль) Герхард Горпель.
Ученые совместили два, казалось бы, несовместимые материала: пластик и керамику. Новая прокладка - очень тонкая и тягучая, как пластик, но выдерживает высокую температуру, как фарфор.
"Особенность в том, что она куда устойчивее к высоким температурам, чем пластиковая прокладка. Батарея нагревается очень сильно, но этот материал может выдержать и значительно более высокую температуру ", - отметил Герхард.
Это маленькое техническое ноу-хау составляли в лаборатории. Прокладка имеет вид обычного листа бумаги, но очень четко отделяет полюса. Литий-ионные аккумуляторы состоят из нескольких соединенных между собой пластин: это придает им особой мощности, что является необходимым требованием для автодвигателей.
"Это просто энергопакет, и он включает все необходимое для того, чтобы вести автомобиль с такой скоростью, как мы хотим", - говорит Герхард Горпель.
Батареи должны также доказать свою эффективность в чрезвычайных ситуациях; автомобили должны отвечать высоким стандартам безопасности. Это серьезный вызов ученым.
"Это - вызов автомобилям, ведь требования безопасности являются чрезвычайно высокими. И мы это понимаем, потому что каждый хочет иметь автомобиль с батареей, которая не только работает, но еще и является безопасной ", - сказал Горпель.
Тест на перегрев доказывает, что даже при температуре в 250 градусов батарея остается стабильной и прокладка надежно выполняет свою работу. Но важнейшим барьером является следующий опыт: он симулирует аварию, при которой металл проникает в батарею. Если при этом не возникнет короткого замыкания, аккумулятор готов к установке на машину. Батареи зашиты за задним сиденьем. Первый автомобиль с такой батареей готов к испытаниям.
"Мы наконец можем начать тест, ведь у нас теперь есть керамическая прокладка, которая позволяет делать эти батареи безопасными", - говорит проект-менеджер Др. Андреас Гутш.
Автомобиль на литий-ионных аккумуляторах может сойти на конвейер уже через несколько лет. Будущее, как видим, за машинами на батарейках.
