Многоразовый алюминий-воздушный элемент

[N№4]

Значит нужен накопитель энергии в чем то похожий на кон-ор, но принципиально новой конструкции, лишенный недостатков современных кон-ов/ионисторов. Как я сказал, физический принцип похожий, и в маховике и в кон-ре межатомарные связи испытываются на прочность. Значит не исключено, что все на что способен маховик сможет и кон-ор...

К сожалению, рвётся, где тонко. Предельные теоретические прочностные хар-ки материалов гораздо выше реальных. Потому что в кристаллах и др. структурах есть дефекты и с них начинается разрушение маховика или электрический пробой диэлектрика в конденсаторе. В аккумуляторе (хим. источнике тока) окислитель и восстановитель разделены, (как и в ДВС), запасённая энергия не может их разрушить (если не помогать).

Изменено 11 Июня, 2016 в 20:10 пользователем N№4

[yatcheh]

Я говорю не о случайном, а о разрыве от действия центробежной силы. Нет сплошного разрушения. Отрываются крайние куски ленты, которые находятся под действием  максимальной силы, не разрываются они в пыль, но тормозятся сами и тормозят основной маховик. Маховик вращается в вакууме, энергия кусков кинетическая, вес кусков ленты небольшой, они тормозятся корпусом маховика. Рабочего тела, типа газа здесь нет, т.е. они могут только нагреваться сами и греть корпус. Вы думаете для чего делают витые маховики? Именно потому, что с одной стороны они прочнее, а с другой разрушаются дискретно, порциями с внешней части, как наиболее нагруженными. Насчет аварии, для этого делается прочный корпус. Да и кроме того наверняка существую и другие инженерные решения. Размышлять на пальцах не всегда полезно. Авария с бромным аккумулятором может быть на мой взгляд в разы опаснее. 

 

 

Тут ведь вопрос простой - за какое время разрушенный маховик остановится. Это и будет мощность разрушения. 

Простое сравнение - в бензобаке автомобиля (условно) 20 кг бензина. По энергетике это соответствует примерно 100 кг тротила. Спрашивается - за какое время в вашей "Дачии" весом 750 кг должно взорваться 100 кг тротила, что бы вы остались живы?

[N№4]

Закон сохранения момента импульса никто не отменял. Если энергия маховика может перейти в тепло, то момент перейдет в вращение частей корпуса с разными скоростями, то есть его порвёт и частью разбросает.

[Vlad123]

Тут ведь вопрос простой - за какое время разрушенный маховик остановится. Это и будет мощность разрушения. 

Простое сравнение - в бензобаке автомобиля (условно) 20 кг бензина. По энергетике это соответствует примерно 100 кг тротила. Спрашивается - за какое время в вашей "Дачии" весом 750 кг должно взорваться 100 кг тротила, что бы вы остались живы?

Если два авто врежутся на скорости 60 км каждый т.е. 120 км в целом, и маховики всмятку, то понятно, что вся энергия выделится за доли секунды.

 

 

 

 

К сожалению, рвётся, где тонко. Предельные теоретические прочностные хар-ки материалов гораздо выше реальных. Потому что в кристаллах и др. структурах есть дефекты и с них начинается разрушение маховика или электрический пробой диэлектрика в конденсаторе. В аккумуляторе (хим. источнике тока) окислитель и восстановитель разделены, (как и в ДВС), запасённая энергия не может их разрушить (если не помогать).

А ионистору, в принципе, угрожает диэлектрический пробой? Там же нет диэлектрика. Возможно, нужен конденсатор, который бы сочетал в себе лучшие стороны как диэлектрических кон-ов (высокое рабочее напряжение) так и ионисторов (огромная поверхностная площадь, лучшая безопасность). Нечто вроде "сегнетоэлектрического суперконденсатора".

Изменено 12 Июня, 2016 в 00:13 пользователем Vlad123

[yatcheh]

Нечто вроде "сегнетоэлектрического суперконденсатора".

 

Сегнетоэлектрики спокон веку в конденсаторах юзают. Остаётся выяснить - что подразумевается в приставе "супер" перед словом "конденсатор"?

[aversun]

Закон сохранения момента импульса никто не отменял. Если энергия маховика может перейти в тепло, то момент перейдет в вращение частей корпуса с разными скоростями, то есть его порвёт и частью разбросает.

Ну, да. И порвет скорее всего не полностью, а импульс будет определяться как уже сказал yatcheh  величиной  dt.

"При физическом разрушении супермаховик не разлетается на крупные части, как обычный маховик, а разрушается частично; при этом отделившиеся части тормозят барабан и предотвращают дальнейшее разрушение" https://ru.wikipedia.org/wiki/Супермаховик

Собственно, много по поводу разрушения и вообще супермаховика описано здесь http://nurbejgulia.ru/wp-content/uploads/2013/03/d0b3d180d0b0d184d0b5d0bdd0bed0b2d0b0d18f-d0b1d183d0bcd0b0d0b3d0b0.pdf

Изменено 11 Июня, 2016 в 20:57 пользователем aversun

[Vlad123]

Сегнетоэлектрики спокон веку в конденсаторах юзают. Остаётся выяснить - что подразумевается в приставе "супер" перед словом "конденсатор"?

Огромная поверхностная площадь обкладок, наверное. Пишут, что амер. ученым удалось разместить 10 млрд. наноконденсаторов на одном квадратном см. придав ему в 250 раз большую поверхностную площадь чем у обычного кон-ра.  Прогнозируемая плотность энергии - 3 тыс. Вт*/кг.

 

Конечно, попытки довести подобные устройства до макроскопических масштабов столкнутся с большими проблемами, так что нужно дешевое решение. Вот, если к примеру, взять наночастцы металла и просто смешать их с наночастцами сегнетоэлектрика и использовать в качестве электродов?

 

 

Уголь пропитывают раствором солей щелочных металлов – натрия, калия, лития – в органическом растворителе, и происходит чудо – емкость одного кубического сантиметра такого конденсатора возрастает до десяти и более фарад! Иначе говоря, до емкости шара в пустоте, имеющего диаметр в 15 тысяч раз больше диаметра Земли, больше чем расстояние от Земли до Солнца! Но в отношении энергии это почти ничего не дало – конденсатор из активного угля выдерживает лишь очень низкое напряжение. Плотность энергии этого конденсатора составила примерно 1 килоджоуль на килограмм, что гораздо выше, чем у обычных конденсаторов, но все-таки крайне мало.

Венгерские ученые пошли по другому пути. Они создали особые пластмассы, обладающие необычайно высокими диэлектрической проницаемостью и пробойным напряжением. Кроме того, они выяснили, что самая высокая в природе диэлектрическая проницаемость – 130000 единиц! – у дезоксирибонуклеиновой кислоты, той самой ДНК, которая несет генетическую информацию. Если обычный конденсатор емкостью 10 микрофарад заполнить в качестве электролита ДНК, то при напряжении 300 вольт плотность его энергии будет порядка 20...200 килоджоулей на килограмм. Этот показатель лучше, чем таковой у газовых аккумуляторов.

Тут мне пришло в голову, что если объединить открытия японских и венгерских ученых, то есть пропитать активный уголь дезоксирибонуклеиновой кислотой, удельная энергия конденсатора, судя по всему, выросла бы еще раз в сто. Тогда масса «энергетической капсулы», необходимой автомобилю для прохождения ста километров, могла бы быть не более одного-двух килограммов!

Да, заманчиво, конечно, все это осуществить, но... Где достать столько ДНК? Как пропитать ДНК активный уголь? Насколько дорог будет такой конденсатор, если его все же удастся получить? Какова будет сила взрыва, если произойдет внезапный пробой?

http://n-t.ru/ri/gl/ek05.htm​

Что будет если в натрий-солевом аккумуляторе заменить натрий на алюминий? Как вариант можно заменить никель на железо. Реакция разряда может быть такой:

 

Al + FeCl3 = AlCl3 + Fe

 

Заряд:

 

AlCl3 + Fe = Al + FeCl3

 

  https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%B8%D0%BA%D0%B5%D0%BB%D1%8C-%D1%81%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%BE%D0%B9_%D0%B0%D0%BA%D0%BA%D1%83%D0%BC%D1%83%D0%BB%D1%8F%D1%82%D0%BE%D1%80  ​

Изменено 11 Июня, 2016 в 21:24 пользователем Vlad123

[Максим0]

Ионисторы - это не те суперконденсаторы

http://www.energia.ru/ru/conversion/electrotrans/supercondenser.html

Технические характеристики БКДТ-30

Максимальное рабочее напряжение, В

70

Номинальное напряжение, В

60

Допустимое напряжение разряда , В

12

Энергоемкость, Вт•ч

250 ÷ 270

Запасаемая энергия, кДж

900 ÷ 970

Удельная мощность, кВт/кг

-

Удельная энергоемкость, Вт*ч/кг / Вт*ч/л

16 ÷ 18 / 25 ÷ 27

Внутреннее сопротивление, мОм

250

Номинальный ток разряда, А

10

Максимальный ток разряда, А

50

Время заряда, мин

20 ÷ 30

Количество циклов "заряд-разряд", не менее

10 000

Температурный диапазон эксплуатации, °С

-50 ÷ +50

Масса, кг

15

Габариты (без выводов), мм

334×174×170

Неидеальный, но отличный вариант для гибридника.

[Иван1978]

Простое сравнение - в бензобаке автомобиля (условно) 20 кг бензина. По энергетике это соответствует примерно 100 кг тротила.

20кг бензина это примерно 200кг тротила. В десять раз примерно. Теплота сгорания бензина 44Мдж/кг. Теплота взрыва тротила 4.2Мдж/кг. У бобм объемного взрыва по этой же причине энергетика в 10 раз больше.

 

Да бросьте вы эти разные накопители энергии. Самые энергоемкие металлы материалы уже выбраны.

Литий        43 МДж/кг     23 МДж/литр

Алюминий 31 МДж/кг     84 МДж/литр

 

у лития самая большая теплотворность на килограмм, а у алюминия самая большая теплотворность на литр среди металлов. Больше только у бериллия, но его использовать не будут.

 

Делите эту плотность энергии на ватт*часы 1 ватт*час = 3600 Дж и умножаете на коэффициент заполнения металлом, получаете энергоемкость батареи.

Изменено 12 Июня, 2016 в 13:20 пользователем Иван1978

[Arkadiy]

Огромная поверхностная площадь обкладок, наверное. Пишут, что амер. ученым удалось разместить 10 млрд. наноконденсаторов на одном квадратном см. придав ему в 250 раз большую поверхностную площадь чем у обычного кон-ра.  Прогнозируемая плотность энергии - 3 тыс. Вт*/кг.

 

Конечно, попытки довести подобные устройства до макроскопических масштабов столкнутся с большими проблемами, так что нужно дешевое решение. Вот, если к примеру, взять наночастцы металла и просто смешать их с наночастцами сегнетоэлектрика и использовать в качестве электродов?

 

 

Что будет если в натрий-солевом аккумуляторе заменить натрий на алюминий? Как вариант можно заменить никель на железо. Реакция разряда может быть такой:

 

Al + FeCl3 = AlCl3 + Fe

 

Заряд:

 

AlCl3 + Fe = Al + FeCl3

 

  https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%B8%D0%BA%D0%B5%D0%BB%D1%8C-%D1%81%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%BE%D0%B9_%D0%B0%D0%BA%D0%BA%D1%83%D0%BC%D1%83%D0%BB%D1%8F%D1%82%D0%BE%D1%80  ​

Многоионные реакции идут плохо, не до конца и образуют кучу промежуточных продуктов, так как ионы переносятся поштучно