Еволюція охолодження. Вчені з Гонконгу змусили акумулятори «пітніти» для захисту від перегріву

Для порівняння: людське тіло в плані енергоефективності — той ще аутсайдер, воно генерує стільки тепла, що можна було б закип’ятити сотню чашок чаю за день. Проте ми не перегріваємося. Чому? Завдяки шкірі та вмінню пітніти. Група дослідників з Міського університету Гонконгу вирішила «позичити» цю фішку в природи, створивши спеціальну нанокомпозитну мембрану, яка змушує акумулятори«пітніти».

Читайте также: Виклики епохи. Netflix купує ШІ-компанію Бена Аффлека для роботи з відеомонтажем

Проблема перегріву літій-іонних батарей відома давно. Коли вони заряджаються або віддають енергію, частина її неминуче перетворюється на тепло. Якщо його не відводити, акумулятор деградує, а в гіршому випадку — стається«тепловий розгін», який часто закінчується пожежею або навіть вибухом.

Тому майже в кожному гаджеті чи електромобілі є система охолодження. Інженери роками вигадували кулери, радіатори, рідинні контури та спеціальні матеріали. Це працює, але часто займає купу місця, додає ваги й потребує додаткової енергії для роботи.

Китайські вчені вирішили піти іншим шляхом — копіювати шкіру ссавців.

«Ми дивилися, як піт підтримує стабільну температуру тіла навіть при серйозних навантаженнях. Це еволюційна суперсила. Ми запитали себе: чи можна перенести цей принцип „піт плюс випаровування“ на акумулятори, причому зробити це просто і технічно витончено?» — розповідає Суй Цзенгуан, один із розробників.

Мембрана обгортає батарею, як друга шкіра. У її складі: хлорид літію(LiCl), оксид графену, активне вуглецеве волокно — все це укладено в пористу тефлонову(PTFE) оболонку на мідному каркасі.

• Звучить складно, але кожен елемент має свою місію:
• Хлорид літію — гігроскопічна сіль, яка активно тягне вологу з повітря.
• Оксид графену працює як мережа для швидкого перенесення тепла по всій поверхні мембрани.
• Вуглецеве волокно створює пористу структуру, щоб площа випаровування була максимальною.
• Мідний каркас рівномірно розподіляє тепло, щоб не було«гарячих точок».

Тефлон не дає розчину витікати, але випускає назовні водяну пару.

Коли батарея гріється, вода поглинає це тепло і випаровується. Як тільки температура падає, мембрана«вдихає» вологу назад із повітря і відновлюється.

Читайте также: Суперечка триває. Anthropic знову веде переговори з Пентагоном після зриву контракту на 200 мільйонів доларів

Але головна фішка — це пасивна система. Тут немає вентиляторів чи насосів, які жерли б заряд акумулятора. Все працює на фізиці випаровування.

«Ми хотіли зробити щось компактне, дешеве і робоче, що не потребує живлення ззовні», — каже доктор Суй.

Звісно, у системи є нюанси: вона найкраще показує себе там, де навантаження на батарею циклічне. Для пристроїв, що гріються безперервно 24/7, вона підходить менше, бо системі треба трохи часу, щоб«охолонути» і знову набрати вологи.