Публикации
Твистроны заряжают суперконденсаторы
01.12.2025 г.
Исследователи из Техасского университета в Далласе создали инновационные волокна на основе углеродных
нанотрубок, способные генерировать электричество за счет механической деформации. Эта технология, описанная в престижном журнале *Nature Energy*, открывает новые пути для получения энергии не от перепадов температур, а
непосредственно от движения.
Новый материал, названный «твистронами», демонстрирует высокую эффективность преобразования энергии: 17,4% при растяжении и 22,4% при скручивании. При частоте движений свыше 2 Гц он превосходит по средней и пиковой мощности все известные аналоги и сохраняет это преимущество в широком частотном диапазоне.
Практическая ценность разработки была доказана в серии экспериментов. Например, массив твистронов весом всего
3,2 мг смог зарядить суперконденсатор, от которого затем работали пять светодиодов, электронные часы или цифровой датчик с дисплеем. В другом опыте волокна вшили в тканевую повязку на локоть, где они вырабатывали ток при
сгибании руки, что потенциально применимо для носимой электроники.
Учёные также протестировали технологию для получения энергии морских волн. Поместив твистрон между поплавком и дном резервуара с солёной водой, они зафиксировали среднюю выходную мощность 15-17 Вт на килограмм материала как в условиях регулярных волн, так и в турбулентной воде.
«Энергия будущего: электричество из тепла и полосок как у зебры»
28.10.2025 г.
Энергия будущего: электричество из тепла и полосок как у зебры
Когда мы слышим об альтернативной энергетике, воображение обычно рисует бескрайние поля солнечных
батарей или ряды огромных ветрогенераторов. Эта тема кажется многим хорошо изученной и даже отчасти приевшейся. Однако научный поиск не прекращается, и на смену привычным решениям приходят принципиально новые. Они не способны
генерировать гигантские объемы энергии, зато производят её точечно, непосредственно в месте потребления. В этом обзоре мы рассмотрим перспективные источники энергии, которые имеют все шансы преобразить нашу реальность в ближайшие десять лет.
Термоэлектричество: от открытия Зеебека к гибким генераторам
Еще в 1821 году немецкий ученый Томас Иоганн Зеебек установил любопытный факт: если составить цепь из
двух разнородных проводников и создать между ними разницу температур, в цепи возникает электрический ток. Это явление, названное термоэлектрическим эффектом, можно описать так:
1. Перепад температур в материале инициирует поток тепла.
2. Тепловой поток увлекает за собой носители электрического заряда.
3. Движение этих зарядов формирует разность потенциалов, то есть напряжение.
Долгое время из-за чрезвычайно низкого КПД этот эффект не имел практической ценности. Прорыв произошел лишь в середине XX века, когда эффективность удалось поднять до 5%. Но даже сегодня, несмотря на все усовершенствования, КПД лучших термоэлектрических генераторов (ТЭГ) не превышает 12%, что ограничивает их широкое применение. Тем не менее, заманчивая перспектива добывать электричество буквально «из воздуха», используя перепады температур, продолжает стимулировать исследования. Одну из последних инноваций представили южнокорейские специалисты
из Института Кванджу. Им удалось создать мягкий и эластичный ТЭГ, который ко всему прочему является экологически чистым и полностью разлагается в природе.
Уроки зебры: как чёрные и белые полосы генерируют ток
Учёные отошли от традиционной линейной схемы создания перепада температур. Вместо этого они обратились к природе, позаимствовав идею у полосатой шкуры зебры. Чередующиеся тёмные и светлые участки на поверхности стали основой для формирования горячих и холодных зон достаточной площади. За основу был взят эластичный и биоразлагаемый материал — капролактон. На его белую поверхность, отражающую солнечные лучи, нанесли чёрные полосы из полимера, который, напротив, активно поглощает свет. Это контрастное сочетание и создаёт необходимый для работы перепад температур. Эту «зебру» совместили с гибкой кремниевой наномембраной, представляющей собой набор проводников n- и p-типа, сформированных в виде волнистого «змеевика». Такая конструкция позволяет проводникам растягиваться,
не теряя целостности. Испытания показали впечатляющие результаты: на открытом воздухе белые участки охлаждались на 8°C ниже окружающей среды, а чёрные нагревались на 14°C выше. Таким образом, общая разница температур достигала
22°C. Кремниевый преобразователь успешно трансформировал этот перепад в электричество, выдавая мощность до 6 микроватт на квадратный метр. Такой энергии уже достаточно для питания маломощных сенсоров, хотя для массового рынка этого пока мало. Мощность можно увеличить, используя более эффективные материалы, например, теллурид висмута. Однако это лишит разработку её ключевых преимуществ: дешевизны, гибкости и способности к биологическому разложению. Примечательно, что генерация энергии не прекращалась даже при растяжении образца на 30%. Конечно, до появления одежды с вшитыми генераторами ещё далеко. Но вполне вероятно, что в обозримом будущем наши смартфоны смогут подзаряжаться прямо в кармане джинсов, а умные часы — получать энергию от рукава пиджака.
Количество накопителей энергии в ФРГ превысило 2 миллиона
18.09.2025 г.
Согласно данным Федерального сетевого агентства Германии (Bundesnetzagentur), проанализированным Институтом IWR, по состоянию на конец июля 2025 года парк аккумуляторных систем накопления энергии в Германии превысил отметку в 2 миллиона единиц. Их совокупная мощность достигла примерно 14 ГВт, а емкость — 22,5 ГВт*ч.
Динамика роста рынка впечатляет: если стотысячный накопитель был установлен лишь в 2018 году, то только за первые семь месяцев 2025 года было подключено более 318 тысяч новых систем. Наибольшее количество новых установок пришлось на федеральные земли Северный Рейн-Вестфалия, Бавария и Баден-Вюртемберг.
Эксперты IWR прогнозируют дальнейшее ускорение роста на фоне снижения стоимости батарей. Ожидается, что по итогам 2025 года будет введено в эксплуатацию около 550 тысяч новых накопителей, что доведет их общее количество до 2,3 миллиона, а совокупную мощность — до 16 ГВт.
Развитие этого сегмента тесно связано с солнечной энергетикой: в Германии работает свыше 5 миллионов солнечных электростанций, покрывающих около 15% потребления, и большинство новых бытовых СЭС теперь сразу
комплектуются аккумуляторами.
В США научились «выжимать» воду из воздуха
16.09.2025 г.
В США научились «выжимать» воду из воздуха с помощью специальных гидропанелей на солнечной энергии. Эти
устройства, разработанные компанией Source, работают автономно.
Устройство внешне напоминает стандартную солнечную панель. Встроенные фотоэлементы вырабатывают электричество, необходимое для работы системы. С его помощью приводятся в действие вентиляторы, которые нагнетают воздух через специальный влагопоглощающий материал. После этого солнечная энергия используется для выделения собранной влаги. Ключевым элементом системы является термоконтроллер, который обеспечивает условия для конденсации, поддерживая точку росы выше температуры окружающего воздуха. Это позволяет эффективно собирать воду даже в засушливых регионах, таких как Аризона, с производительностью от 2 до 5 литров в день с 1м2 панели. Полученная вода проходит очистку озоном и минерализацию. Технология масштабируема и уже применяется для водоснабжения домов, школ и удалённых объектов в 56 странах. В качестве демонстрации своих возможностей компания развернула крупную установку
на стройплощадке во Флориде, которая ежедневно производит 3000 литров бутилированной воды, продающейся в США под брендом SKY WTR.
Производство перовскитных солнечных модулей
12.09.2025 г.
в Китае открыт «первый» в мире завод по производству перовскитных солнечных модулей в ГВт масштабе
Китайская компания UtmoLight запустила первый в мире гигаваттный завод по производству перовскитных солнечных модулей. Предприятие способно выпускать около 1,8 млн крупноформатных модулей в год, включая продукты для интеграции в строительные конструкции (BIPV). Кроме того, ведётся активная работа по разработке тандемных солнечных ячеек перовскит-кремний. В июне китайская LONGi, объявила о новом мировом рекорде эффективности преобразования энергии тандемного солнечного элемента из перовскита и кремния — 34,6%.
Перовскит — минерал класса оксидов, титанат кальция. Назван в честь русского минералолога графа Л. А. Перовского
Описание:
Кристаллы имеют кубическую (псевдокубическую) форму, грани кубов иссечены короткими штрихами, параллельными рёбрам. В зависимости от примесей цвет разнообразный: большей частью тёмный — серовато-чёрный, железо-чёрный, красновато-бурый; реже светлый — гиацинтово-красный, померанцево- и медово-жёлтый. Перовскит светлых цветов прозрачен.
Состав Химическая формула — CaTiO₃. В незначительных количествах устанавливаются примеси Fe, Cr, Al, Na, TR.
Разновидности:
· Кнопит — отличается повышенным содержанием редкоземельных элементов (Ce, Na);
· Дизаналит — отличается повышенным содержанием Nb, также содержит Ce, Fe.
Свойства
· Твёрдость по минералогической шкале — 5,5–6.
· Плотность — 3,97–4,0 г/см³.
· Спайность ясная по кубу.
· Блеск от алмазного до полуметаллического.
· Излом неровный, раковистый.
· Непрозрачный, иногда просвечивает в тонких краях.
· Не плавится.
· Разлагается в кипящей серной кислоте или после сплавления с KHSO₄.
Производство перовскитных солнечных батарей включает несколько этапов:
1. Смешивание материалов. В растворе смешивают такие вещества, как галогенид метиламмония, йодид свинца метиламмония и другие добавки.
2. Нанесение смеси на подложку. Это может быть стекло, оксид металла, кремниевые солнечные элементы, гибкие полимеры или даже прозрачное дерево.
3. Центрифугирование. Раствор либо распыляют, либо капают на подложку, при этом она вращается с высокой скоростью.
Это позволяет тонкому слою раствора равномерно распределяться по её поверхности.
4. Испарение растворителя. Когда растворитель в смеси испаряется, остаётся плёнка перовскита в виде тонких слоёв кристаллов.
Что выбрать? LFP или LiPo
07.08.2025 г.
Подробный разбор литий-железо-фосфатной батареи и ее
сравнение с литий-полимерной
Химический состав и структура:
1. Катод
(Положительный электрод): Активный материал: Литий-железо-фосфат (LiFePO₄). Это кристаллический материал с оливиновой структурой. Связующее: Полимер (например, PVDF) для удержания частиц активного материала и проводящей добавки вместе. Проводящая добавка: Углерод (сажа, графит) для улучшения электронной проводимости LiFePO₄. Токосъемник: Алюминиевая фольга.
2. Анод
(Отрицательный электрод): Активный материал: Обычно графит (C). Связующее: Полимер (например, CMC/SBR). Проводящая добавка: Углерод (сажа). Токосъемник: Медная фольга.
3. Электролит:
Раствор солей лития (чаще всего LiPF₆) в смеси органических карбонатных растворителей (например, этиленкарбонат EC + диметилкарбонат DMC). Может быть жидким или гелеобразным ("полимерным" в широком смысле).
Сепаратор: Пористый полимерный материал (например, полипропилен, полиэтилен), пропитанный электролитом. Физически разделяет анод и катод, позволяя ионам лития проходить.
4. Ключевая химическая реакция:
Зарядка: `LiFePO₄ -> FePO₄ + Li⁺ + e⁻` (на катоде), `C + Li⁺ + e⁻ -> LiC₆` (на аноде)
Разрядка: `FePO₄ + Li⁺ + e⁻ -> LiFePO₄` (на катоде), `LiC₆ -> C + Li⁺ + e⁻` (на аноде)
Преимущества LiFePO₄ (LFP) перед литий-полимерными (LiPo) батареями:
Важно уточнить терминологию:
"Литий-полимерная"
(LiPo): Обычно подразумевает литий-ионную батарею с гелеобразным полимерным электролитом (или сепаратором, пропитанным жидким электролитом) и традиционными катодами (LiCoO₂ - LCO, LiMn₂O₄ - LMO, LiNiMnCoO₂ - NMC и т.д.). Основное отличие LiPo от "обычных" Li-ion - в типе корпуса (мягкий ламинат) и электролите.
LiFePO₄ (LFP):
Определяется химией катода (LiFePO₄). Электролит может быть как жидким, так и гелеобразным ("полимерным"). Корпус может быть как жестким (призматический, цилиндрический), так и мягким (ламинат).
Сравнивая LiFePO₄ с типичными LiPo (на основе LCO, NMC, LMO):
1. Безопасность
(Ключевое преимущество LFP): LFP: Чрезвычайно стабильная оливиновая структура. Кислород прочно связан в PO₄-тетраэдрах, что практически исключает возгорание или взрыв даже при глубоком перезаряде, коротком замыкании, проколе или механическом повреждении. Термическая стабильность очень высока (>200°C до начала разложения).
LiPo (LCO/NMC/LMO): Катодные материалы менее стабильны. При перезаряде, перегреве или повреждении могут выделять кислород,
что приводит к тепловому разгону (self-sustaining exothermic reaction), возгоранию и даже взрыву. Требуют сложных систем управления (BMS) для защиты.
2. Долговечность и Срок службы:
LFP: Значительно большее количество цикловзаряда-разряда (обычно 2000-5000 циклов до 80% емкости, а иногда и до 7000+). Медленнее деградирует. Сохраняет емкость лучше при длительном хранении.
LiPo (LCO/NMC/LMO): Обычно 300-800 циклов (для LCO) или 1000-2000 циклов (для NMC/LMO) до 80% емкости. Деградация происходит быстрее, особенно при глубоких разрядах, высоких токах и температурах.
3. Термическая стабильность:
LFP: Работает в более широком диапазоне температур (особенно высоких). Менее чувствителен к нагреву. Хранить и заряжать можно при более высоких температурах без существенного ускорения деградации.
LiPo (LCO/NMC/LMO): Чувствительны к высоким температурам, которые значительно ускоряют деградацию и снижают срок службы.
Требуют строгого контроля температуры.
4. Устойчивость к полному разряду:
LFP: Гораздо лучше переносит глубокий разряд (даже до 0% SOC) и длительное нахождение в разряженном состоянии без необратимых повреждений.
LiPo (LCO/NMC/LMO): Глубокий разряд (ниже ~2.5-3.0В на элемент) и длительное хранение в разряженном состоянии катастрофичны,
приводят к необратимой потере емкости и могут сделать батарею опасной.
5. Экологичность и Стоимость сырья:
LFP: Не содержит токсичных или редких металлов (кобальт Co, никель Ni). Железо (Fe) и Фосфор (P) - дешевые, распространенные и нетоксичные материалы. Проще в утилизации.
LiPo (LCO/NMC): Содержат кобальт (дорогой, токсичный, добыча проблематична) и никель. Сырье дороже, цепочки поставок сложнее.
Недостатки LiFePO₄ по сравнению с LiPo (на основе NMC/LCO):
1. Плотность энергии (Удельная энергия - Wh/kg, Wh/l): LFP: Ниже (около 90-120 Wh/kg, 220-290 Wh/l). Батареи тяжелее и объемнее при той же запасаемой энергии.
LiPo (NMC/LCO): Выше (NMC: 150-220 Wh/kg, 350-500 Wh/l; LCO: ~200 Wh/kg). Позволяют создавать более компактные и легкие батареи.
2. Рабочее напряжение:
LFP: Номинальное напряжение 3.2В (диапазон ~2.5В - 3.65В).
LiPo (NMC/LCO): Номинальное напряжение 3.6В-3.7В (LCO: ~3.6В, NMC: ~3.6-3.7В). Это означает, что для достижения того же напряжения
батареи (например, 12В, 48В) нужно больше последовательно соединенных элементов LFP, чем NMC/LCO.
3. Пиковая мощность (Удельная мощность - W/kg):
LFP: Хотя LFP хорошо держит высокие токи непрерывно, его пиковая (импульсная) мощность обычно ниже, чем у современных NMC-батарей,
оптимизированных для мощности (но выше, чем у старых LCO).
Вывод: LiFePO₄ (LFP) батареи — это безопасные, долговечные, термостабильные и экологичные источники питания. Их ключевые преимущества перед традиционными литий-полимерными (на основе LCO, NMC, LMO) — это невероятная безопасность, огромный срок службы и устойчивость к жестким условиям эксплуатации (глубокий разряд, высокие температуры). Главный компромисс — меньшая
плотность энергии, делающая их тяжелее и объемнее при равной емкости.
Где доминирует LFP:
Электромобили (Tesla Model 3/Y Standard Range, BYD, бюджетные модели).
Стационарные накопители энергии (домашние и промышленные Powerwall).
Электроинструменты.
Телекоммуникационное резервное питание.
Солнечные электростанции.
Гольфкары, инвалидные коляски.
Транспорт, где безопасность и долговечность критичны (лодки, автобусы).
Где чаще используют LiPo (NMC/LCO):
Смартфоны, ноутбуки, планшеты (где важна компактность).
Дроны, радиоуправляемые модели (где критичен вес).
Премиум электромобили (где нужен большой запас хода при малом весе).
Высокопроизводительные электроинструменты (где нужна максимальная мощность в малом объеме).
Выбор между LFP и LiPo зависит от приоритетов конкретного применения: если нужна безопасность, долгий срок службы и устойчивость к
суровым условиям — LFP вне конкуренции. Если критичны минимальный вес и максимальная компактность — более подходящими будут LiPo на основе NMC.
Что такое портативная электростанция?
25.07.2025 г.
Портативная электростанция — это компактный и мощный инверторный генератор с аккумуляторным питанием химический тип батареи LiFePO4. Оснащённая розетками переменного (выходное напряжение 220-240 В / 50 Гц) и постоянного тока, а также USB-портами, она обеспечивает энергией самые разные устройства: от бытовой техники (холодильников, кофеварок) до медицинского оборудования, такого как аппараты для СИПАП-терапии.
Идеальное решение для путешествий, жизни вдали от цивилизации или резервного энергоснабжения! Наши модели мощностью от 600 до 5000 Вт, обеспечат Вас надежным источником энергии в любых условиях.