Deja fără taxă - din nou ?! fizkes / Shutterstock.com

De ce mor bateriile? Și, de ce pot fi reîncărcate numai de atâtea ori înainte de a nu reține o sumă utilă de încărcare? Tânărul meu fiu m-a întrebat despre asta cu ani în urmă, când mașina lui de jucărie alimentată cu baterii a încetat să se mai miște, întrebându-se despre ceea ce el a numit „baterie veșnică”. Și aceeași întrebare a trecut probabil prin mintea fiecărui utilizator de telefon mobil care încearcă să trimită un ultim text înainte ca ecranul să clipească.

Cercetare, ca și a mea, continuă în jurul lumii pentru a face baterii care se încarcă mai repede, durează mai mult și pot fi reîncărcate și descărcate de mai multe ori decât cele de astăzi. Dar oricât de mult ne-am dori, este imposibil să faci o baterie cu adevărat veșnică. Am predat termodinamica de mai bine de 30 de ani. Până în prezent, nu există nimic care să sugereze că putem încălca legile fundamentale ale științei pentru a obține acea baterie evazivă.

Oamenii de știință și inginerii din domeniul bateriilor numesc principala problemă „capacitatea se estompează”. Oamenii obișnuiți se întreabă despre asta cu întrebări precum „De ce bateria mea nu va încărca?” și reclamații de genul „Tocmai am reîncărcat chestia asta și a ieșit deja!”

Este un rezultat al a doua lege a termodinamicii, care afirmă că ori de câte ori se întâmplă un proces real, acesta creează o anumită cantitate de energie irosită pe parcurs care nu poate fi niciodată recuperată. De fiecare dată când o baterie este încărcată sau descărcată, există un pic de energie irosită - un pic de capacitate irosită în baterie care nu poate fi recuperată.

Pentru a imagina cum funcționează acest lucru, gândiți-vă la utilizarea bateriei, cum ar fi transferul de apă între două căni. Utilizarea unei baterii este ca și cum ai goli apa dintr-o ceașcă în cealaltă, iar încărcarea bateriei implică turnarea apei înapoi în prima ceașcă. Chiar dacă o faceți de una sau de două ori fără a vărsa o picătură, rămâne întotdeauna doar un pic mic în fiecare ceașcă pe care nu o puteți turna.

Întotdeauna a rămas cel puțin puțin

{youtube}https://youtu.be/pVbaRYoSBYk{/youtube}

Acum imaginați-vă că vărsați înainte și înapoi sute sau chiar mii de ori pe o perioadă de doi sau trei ani (pentru o baterie de telefon mobil) sau de 10 până la 20 de ani (pentru o mașină electrică). De-a lungul timpului, toate miile de lucruri mici și mari care merg greșit se adună la o cantitate destulă de apă care lipsește. Chiar și vărsarea unei picături abia vizibile - să zicem o zecime de mililitru - se ridică la un litru întreg dacă se întâmplă de 10,000 de ori. Asta nu include nici măcar posibilitatea ca o ceașcă să cedeze într-un fel care să piardă și mai multă apă - cum ar fi arderea unei scurgeri sau încălzirea și provocarea evaporării.

Așa cum lipsește inevitabil apa atunci când se toarnă dintr-o ceașcă în alta, este necesară mai multă energie pentru a încărca bateria decât o stochează de fapt și iese mai puțină energie decât este stocată în ea. Proporția de energie irosită față de energia stocată crește în timp.

De fapt, cu cât folosești mai mult o baterie, cu atât mai multă energie se irosește și cu atât mai repede bateria va ajunge la un punct în care este moartă și nu poate fi reîncărcată în mod util. Eu și alții suntem studierea modalităților prin care ciclurile de descărcare-reîncărcare se desfășoară mai ușor pentru a reduce cantitatea de deșeuri, dar a doua lege a termodinamicii se va asigura întotdeauna că nu există nicio modalitate de a scăpa de ele în totalitate.

Despre autor

Steve W. Martin, profesor de știință și inginerie a materialelor, Universitatea de Stat din Iowa

Acest articol a fost publicat inițial Conversaţie. Citeste Articol original.

Cărți conexe

at InnerSelf Market și Amazon