Gelecekteki bilgisayarlar için sıvı yakıt

ETH Zurich ve IBM Research Zurich'deki araştırmacılar, küçük bir redoks akışlı pil ürettiler.

ETH Zurich ve IBM Research Zurich’deki araştırmacılar, küçük bir redoks akışlı pil ürettiler. Bu, yerden ve enerjiden tasarruf etmek için ayrı çiplerin krep şeklinde istiflendiği gelecekteki bilgisayar yonga istiflerinin elektrik enerjisi ile beslenebileceği ve bu tür entegre akışlı pillerle aynı anda soğutulabileceği anlamına geliyor. Akış bataryasında, iki sıvı elektrolitten elektrik üretmek için bir elektrokimyasal reaksiyon kullanılır; bunlar, kapalı bir elektrolit halkası vasıtasıyla dışarıdan akü hücresine pompalanır.

Daha Fazlası


1 22

ETH Zürih’teki Termodinamik Profesörü Dimos Poulikakos “yongalar etkin bir şekilde sıvı bir yakıtla çalıştırılıyor ve kendi elektriklerini üretiyor” diyor. Bilim adamları hem akış aküsü elektrolitleri hem de soğutmayı etkilemek için bir ortam olarak uygun olduğu bilinen iki sıvıyı kullandıklarından fazla ısı aynı devreden yonga istifinden dışarı atılabilir.

Bilim adamları tarafından üretilen batarya sadece 1,5 milimetre kalınlığındadır. Fikir, çip yığını katmanına katmaktır: bir bilgisayar yongası, daha sonra çipi elektrikle besleyen ve soğutan ince bir pil mikro-hücresi, ardından bir sonraki bilgisayar yongası vb.

Kayıt yüksek çıktı

Önceki akış tipi piller (bkz. Kutu) genellikle büyük ölçekli olup, sabit enerji depolama uygulamalarında, örneğin rüzgar çiftlikleri ve güneş enerjisi tesisleri ile bir araya getirilerek, burada üretilen enerjiyi geçici olarak depolayarak daha sonra kullanılabilecek şekilde kullanılır. Poulikakos grubundaki doktora öğrencisi Julian Marschewski, “Enerji arzını ve soğutmayı birleştirecek kadar küçük bir akü bataryası üreten ilk bilim insanıyız” dedi.

Yeni mikro pilin çıkışı da boyutuna göre rekor seviyeye ulaştı: pil yüzeyinin santimetrekaresi başına 1,4 watt. Sıvı elektrolitlerin aküye pompalanması için gereken gücü çıkarırsanız bile net güç yoğunluğu santimetrekare başına 1 watt olur.

Araştırmacılar bir deneyde gösterebildikçe, elektrolit sıvısı aslında bir yongayı soğutabiliyor. Pil, elektrik enerjisi olarak (çip çalışırken ısıya dönüştürülür) ürettiği şeylerin üzerine ısı miktarlarını defalarca dağıtır.

3D baskı ile optimize edilmiş kanal sistemi

Bilim adamlarına göre, yeni mikro akışlı pilleri yaparken karşılaşılan en ciddi sorun, bunları olabildiğince verimli bir şekilde elektrolitler ile besleyecek ve aynı zamanda pompalama gücünü olabildiğince düşük tutacak şekilde inşa etmekti. Marschewski, “İdeal uzlaşmayı bulmak önemliydi” diyor.

Bataryadaki elektrokimyasal reaksiyonlar, bir membranla ayrılmış iki ince ve gözenekli elektrot tabakasında meydana gelir. Marschewski ve meslektaşları elektrolit sıvısını gözenekli elektrot tabakasına olabildiğince etkili bir şekilde bastırmak için bir polimer kanal sistemi oluşturmak için 3D baskı teknolojisini kullandı. Test edilen çeşitli tasarımlardan en uygunı, kama şeklindeki yakınsak kanallardan yapılmış olduğu kanıtlandı.

Büyük sistemler için de ilginç

Bilim adamları şimdi küçük bir akü bataryasının inşası için bir ilk konsept kanıtı sağladılar. Yeni mikro akışkan pilin güç yoğunluğu çok yüksek olmasına rağmen, üretilen elektrik, bilgisayar yongasını çalıştırmak için hala yeterli değildir. Akış pilinin yonga yığınında kullanılması için, endüstri ortakları tarafından daha da optimize edilmesi gerekir.

Bilim adamlarının işaret ettiği gibi, yeni yaklaşım da diğer uygulamalar için ilginç: lazerlerde, örneğin enerji ile tedarik edilmesi ve soğutulması gerekiyor; Ya da üretilen elektriğin doğrudan pil hücresine depolanabileceği ve daha sonra gerektiğinde kullanabileceği güneş pilleri için. Sistem aynı zamanda güneş pilinin çalışma sıcaklığını ideal seviyede tutabilir. Buna ek olarak, büyük akışlı piller, elektrolit sıvılarını gözenekli elektrotlar boyunca zorlayarak en uygun hale getirilmiş yaklaşımla geliştirilebilir.

Akış aküler

Piller, enerjiyi kimyasal biçimde depolar ve elektrokimyasal reaksiyonlar yoluyla elektriğe dönüştürürler. Konvansiyonel (iyon) pillerde, enerji iki sabit elektrotda saklanır; Ancak akışlı pillerde, iki ayrı elektrolitte depolanır ve bunlar iki ayrı devrede akü bataryasına pompalanır . ETH doktora öğrencisi Julian Marschewski, “Akışlı piller prensip olarak şarj edilebilir yakıt pilleri” diyor. Ancak yakıt hücreleri yalnızca kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürebilirken, akü pilleri her iki yönde de dönüşebilir.

Geleneksel piller için ne kadar çok enerji depolarsa o kadar büyük ve ağır olurlar. Akışlı pillerde, elektrolit sıvıları (örneğin yakıt) dışarıdan temin edilebilir. Bir avantajı, akış bataryalarının hücrelerinin daha küçük ve daha hafif tasarlanabilmesidir. Bununla birlikte, bir dezavantaj akış pillerinin bir sıvı besleme sistemi gerektirdiğidir.

Bunları da beğenebilirsin Yazarın diğer makaleleri