Zaten yetersiz - tekrar ?! fizkes / Shutterstock.com

Piller neden ölüyor? Ayrıca, neden yararlı bir ücret ödemeden önce, yalnızca bu kadar çok kez şarj edilebiliyorlar? Küçük oğlum bana yıllarca önce, pille çalışan oyuncak arabası hareket etmeyi bıraktığında “sonsuz pil” dediği şeyi sorduğunu sordu. Ve bu aynı soru muhtemelen daha önce son bir metin göndermeye çalışan her cep telefonu kullanıcısının aklından geçti. ekran yanıp sönüyor.

Araştırma, benimki gibi, dünyada devam ediyor pilleri daha hızlı, daha uzun ömürlü ve bugününkinden çok daha fazla kez şarj edilip boşalabilir. Ama senin ve benim istediğim kadarıyla, gerçekten sonsuz bir batarya yapmak imkansız. 30 yıldan daha uzun bir süredir termodinamik öğrendim. Şimdiye kadar, bu zor bataryayı elde etmek için bilimin temel yasalarını çiğnememizi önerecek hiçbir şey yok.

Batarya bilim adamları ve mühendisleri ana soruyu “kapasite solması” olarak adlandırıyorlar. Düzenli insanlar “Bataryasım neden şarj olmuyor?” Gibi sorularla merak ediyorlar ve “Bu şeyi yeniden şarj ettim ve tekrar çıktı!

Bu bir sonucudur termodinamiğin ikinci yasasıGerçek bir süreç ne zaman gerçekleştiğinde, asla geri kazanılamayacak belli bir miktar boşa enerji yarattığını belirtir. Bir pil ne zaman şarj edilir veya boşalırsa, bir miktar boşa enerji harcanır - bataryada bir miktar boşa harcanmamış kapasite.

Bunun nasıl çalıştığını düşünmek için, iki bardak arasına su aktarmak gibi pil kullanımını düşünün. Bir pil kullanmak, suyu bir bardaktan diğerine boşaltmak gibi bir şeydir ve pilin şarj edilmesi, suyun ilk bardağa geri boşaltılmasını gerektirir. Bir damla dökmeden bir veya iki kez yapsanız bile, her bir bardağın içinde dökemediğiniz her zaman küçük bir parça kalmış.

Her zaman en azından biraz geride kalmış

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

Şimdi iki ya da üç yıllık (bir cep telefonu pili için) ya da 10 - 20 arası (bir elektrikli otomobil için) bir süre zarfında yüzlerce, hatta binlerce kez döküldüğünü hayal edin. Zamanla, yanlış giden binlerce küçük ve büyük şey kaybolan suyun bir miktarını arttırır. Çok az görünür bir damla dökmek bile - bir mililitrenin onda birini söyleyin - eğer 10,000 kez gerçekleşirse bir litreye eklenir. Bu, bir kabın su sızdırması, ısınması ve buharlaşmaya neden olması gibi daha fazla su kaybeden bir şekilde başarısız olma ihtimalini içermez.

Tıpkı bir bardaktan diğerine dökülürken kaçınılmaz olarak su kaybolduğunda, aküyü şarj etmek için depoda olduğundan daha fazla enerji gerekir ve içinde depolanandan daha az enerji çıkar. Atık enerjinin depolanan enerjiye oranı zamanla artar.

Aslında, bir batarya ne kadar çok kullanırsanız, o kadar fazla enerji harcanır ve batarya ne kadar çabuk bitir ve faydalı bir şekilde şarj edilemez bir noktaya erişir. Ben ve diğerleri boşaltma-şarj etme çevrimlerinin daha sorunsuz çalışmasını sağlamak için çalışma yolları atık miktarını azaltmak için, ancak termodinamiğin ikinci yasası her zaman ondan tamamen kurtulmanın bir yolu olmadığından emin olacaktır.

Yazar hakkında

Steve W. Martin, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Profesörü, Iowa State University

Bu yazı orijinalinde Konuşma. Okumak Orijinal makale.

İlgili Kitaplar

at InnerSelf Pazarı ve Amazon