Sähköajoneuvojen markkinoiden kasvaessa vauhtiin, jotkut auton ostajat ovat edelleen huolissaan kantaman ja litiumioniakkujen turvallisuudesta. Näiden perusteltujen huolenaiheiden ratkaisemiseksi kuluu paljon rahaa ja aikaa uusien akkutekniikoiden kehittämiseen.
Yritykset ovat viime vuosina investoineet vanhaan, mutta parannettuun alumiini- ja ilmapohjaiseen akkuun, jolla on potentiaalia edistää sähköautoteollisuutta merkittävästi. Alumiini-ilma-akku (Al-air) näyttää olevan sähköauton akun pelin vaihtaja, mutta onko kaikki hype?
Mikä on alumiini-ilma-akku?
Sähköajoneuvoilla on keskeinen rooli nollan tulevaisuuden saavuttamisessa. Kuitenkin, vaihteluvälin ahdistus ja litiumioniakkuja koskevat turvallisuuskysymykset ovat esteitä, jotka estävät sähköautomarkkinoiden kasvua. Litiumioniakut ovat johtaneet sähköautojen vallankumousta, mutta se on edelleen rajoitettu 400 mailin kantamaan, mikä voi aiheuttaa ongelmia pitkillä maantiematkoilla.
Latausaseman etsiminen syrjäisiltä alueilta ja sähköautosi latautumisen odottaminen voi saada potentiaaliset ostajat pois. Muut havaitut litiumakun ongelmat, kuten akun huononeminen, vuodot ja ylilataus, eivät myöskään auta sen tapausta paljoa. Kaiken muun akkutekniikan ansiosta Al-air-akut saavat niin paljon huomiota, koska niitä ei tarvitse ladata.
Näiden akkujen idea juontaa juurensa 1960-luvulle. Mutta koska sen elektrolyytti oli vaarallisen syövyttävää ja myrkyllistä, sitä ei voitu käyttää kaupallisesti. Trevor Jackson, Ison-Britannian kuninkaallisen laivaston insinööri, aloitti akun kokeilun vuonna 2001, mikä teki siitä turvallisen käyttää. Al-air-akut on valmistettu alumiiniseoslevystä anodina, ilmakatodista, myrkyttömästä elektrolyytistä, kuten vedestä, ja hopeakatalyytistä.
Kuinka alumiini-ilma-akku toimii?
Perinteisissä EV-akuissa on kaksi eri materiaaleista valmistettua elektrodia, yksi katodi ja yksi anodi, joiden välissä on elektrolyytti. Akkua käytettäessä ionit virtaavat anodista elektrolyytin läpi katodille. Latauksen aikana ionit virtaavat päinvastaiseen suuntaan takaisin anodille.
Al-air akut toimivat samalla tavalla kuin polttokenno. Se käyttää alumiinia anodissa ja happea katodissa. Tuloksena on paljon suurempi energiatiheys. Noin kahdeksasta yhdeksään kertaa enemmän kuin sähköautoissa käytetyt litiumioniakut, mikä lisää huomattavasti tehoa. Energiatiheys mittaa kuinka paljon energiaa akku voi varastoida massayksikköä kohden. Tehon tiheys mittaa, kuinka paljon hetkellistä energiaa se voi tuottaa massayksikköä kohden.
Anodi vapauttaa elektroneja alumiinin hapettuessa, kun taas katodi pelkistää happea vapauttaen elektroneja, mikä tuottaa sähköenergiaa. Kuorma voi saada virtaa ulkoisen piirin läpi liikkuvien elektronien tuottamasta sähkövirrasta. Lopputuloksena on valkoinen jauhe, joka muodostuu anodille.
Alumiini-ilma-akkujen edut ja haitat
Alumiini on kolmanneksi yleisin luonnonvara maankuoressa ja runsain metalli maan päällä, joten emme todennäköisesti lopu koskaan. Pehmeyden ansiosta alumiinia on helppo työstää ja se on vakaa, toisin kuin litium. Lisäksi se on myrkytön. Seuraavat ovat muita Al-air-akkujen etuja litiumioniakkuihin verrattuna:
- Halvempi valmistaa
- Vakaus
- Pienempi hiilijalanjälki kaivostoiminnassa ja jalostuksessa
- Varastoi paljon enemmän energiaa
- Kevyempi kuin useimmat muut akut, koska akku on valmistettu alumiinista ja ilmasta
- Erittäin kierrätettävä
Eduistaan huolimatta tällä akulla on muutamia haittoja. Ensinnäkin sen haittana on se, että se on ensisijainen akku. Pohjimmiltaan sitä ei voi ladata uudelleen, kun akku on tyhjä tai tyhjä. Lisäksi akun sisällä oleva ilma syövyttää alumiinianodia. Siksi akun alumiinilevy on vaihdettava, mikä voi olla kallista. Lisäksi akun tuotantokustannuksiin voi vaikuttaa akun sisältämän hopean vaihteleva hinta.
Litiumioniakkuihin liittyvät ongelmat
Tiedemiehet ovat kehittäneet parempia akkuja sähköautomarkkinoita hallitsevien litiumioniakkujen haittojen vuoksi. Litiumioniakuissa käytetty litium, nikkeli ja koboltti ovat harvinaisia maametalleja, joita löytyy vain tietyistä osista maailmaa. Tällä hetkellä sähköautojen osuus on 6 % tieliikenteessä olevista ajoneuvoista, ja näiden metallien louhinta on hyvässä vauhdissa. kuvittele, kun sähköautojen määrä nousee 50 prosenttiin tai 80 prosenttiin. Muita litiumioniakkujen haittoja ovat seuraavat:
- Kallista tuottaa, vaikka hinnat ovat laskeneet
- Litiumin epävakaus
- Stressi valtakunnalliseen verkkoon
- Kalliit ja kehittyneet latausverkot
- Kaivostoimintaan ja jalostukseen liittyvät ympäristövaikutukset, vaikka litiumakkuja kierrätetään enemmän
Akun vaihto ja lataus
On tekijöitä, jotka on pidettävä mielessä harkitessaan akun vaihto ja lataus. Jotta saisi saman kantaman latausta kohti, tarvittaisiin 1/8 litiumioniakun kokoinen akku. Al-air-akkujen kevyemmän painon ansiosta sähköautot voivat matkustaa pidemmälle, mikä lisää yleistä tehokkuutta.
On myös helpompaa ja kätevämpää pakata akku sellaiseen paikkaan sähköautossa, johon pääsee helposti käsiksi, jotta se voidaan helposti vaihtaa tarvittaessa. Jotkut yritykset ovat arvioineet alumiini-ilma-akkujen vaihtoajan vain kolmeksi minuutiksi, mikä saa sähköautojen omistajat takaisin tielle nopeasti.
Arvioiden mukaan Al-air-akut kestävät noin 5 400 mailia. Kysymys kuuluu: miksi kukaan lähtisi tälle tielle lataamisen sijaan? Al-air-käyttöisellä sähköautolla voit mennä paljon pidemmälle etsimättä latausasemaa. Toinen syy on se, että tyhjentyneen Al-air-akun vaihtaminen kierrätettyyn on paljon halvempaa kuin Teslan akun vaihtokustannukset. Koska ainoa vaihdettava osa on alumiinilevyt, jotka voidaan kierrättää 100-prosenttisesti, maksat ajamistasi kilometreistä.
Ovatko alumiini-ilmaparistot tulevaisuus?
Al-air-akkuja on mahdollista käyttää nykypäivän sähköajoneuvoissa. Näiden akkujen suosio todennäköisesti kasvaa, kun akun vaihtoasemat yleistyvät. Siihen asti niitä voitiin käyttää myös litiumioniakkujen sähköautojen valikoiman laajentamiseen, mikä ratkaisee ongelman, joka liittyy lataamiseen, kun et pysty siihen.
Lopulta sähköajoneuvojen ostajat voivat vaihtaa akkuja tai ladata ajoneuvonsa uudelleen, mikä lopulta luo monipuolisemmat sähköautomarkkinat kaikkien hyödyksi. Tämän seurauksena siirtyminen täysin sähköajoneuvoihin perustuvaan maailmaan kiihtyy edelleen.
