Miért a telefon akkumulátora olyan gyors, hogy két csésze vízzel magyarázható

Miért halnak meg az elemek? És miért csak annyi alkalommal lehet feltölteni őket, amíg nem kapnak hasznos összeget? A fiam azt kérdezte tőlem, hogy az elmúlt években, amikor az akkumulátorral meghajtott játékkocsi megállt, azon tűnődött, hogy mit hívott „örök akkumulátornak”. És ugyanez a kérdés valószínűleg átlépte az összes mobiltelefon-felhasználó elméjét, aki egy utolsó szöveget próbál küldeni a képernyő villogása előtt.

A kutatás, mint az enyém, a világ minden táján folytatódik, hogy gyorsabban, hosszabb ideig töltse fel az akkumulátorokat, és még többször tölthetők fel és tölthetők le a mai naptól. De annyira, mint te és én szeretném, nem lehet igazán örök akkumulátort készíteni. Több mint 30 éve tanítottam termodinamikát. Eddig nincs semmi, ami azt sugallná, hogy megtörhetnénk a tudomány alapvető törvényeit, hogy megkapjuk ezt a megfoghatatlan akkumulátort.

Az akkumulátor-tudósok és a mérnökök a fő problémát nevezik a „kapacitás elhalványulnak”. A rendszeres emberek csodálkoznak azzal a kérdéssel, hogy „Miért nem tölti fel az akkumulátort?”, És a panaszok, mint például: „Csak töltöttem fel ezt a dolgot, és már megint!

Lásd még: Ez az új akkumulátor táplálhatja az űrkutatás jövőjét

Ez a termodinamika második törvényének eredménye, amely kimondja, hogy ha valódi folyamat történik, akkor egy bizonyos mennyiségű elpazarolt energiát hoz létre az utakon, amelyeket soha nem lehet helyreállítani. Minden alkalommal, amikor az akkumulátort töltik vagy lemerítik, van egy kis energiafogyasztás - egy kicsit pazarolt kapacitás az akkumulátorban, amit nem lehet visszaállítani.

Hogy elképzelje, hogyan működik ez, gondoljon az akkumulátor használatára, mint például a víz áthelyezése két csésze között. Az akkumulátor használata olyan, mint a víz ürítése egy csészéből a másikba, és az akkumulátor feltöltése a víz visszavezetését jelenti az első csészébe. Még akkor is, ha egy-két alkalommal csinálod, anélkül, hogy egy csepp folyamodna, minden csészében mindig csak egy kicsit apró kis maradt.

Most képzeld el, hogy akár több, akár több ezer alkalommal öntsön oda-vissza két vagy három év alatt (egy mobiltelefon akkumulátorra) vagy 10-20 évre (elektromos autó esetében). Idővel, minden ezer kis és nagy dolog, ami baj van, egészen eltűnik a vízből. Még egy alig látható csepp - például a milliliter egytizedének - kiömlése egész litert is hozzáad, ha ez 10 000-szer fordul elő. Ez még nem foglalja magában annak a lehetőségét, hogy egy csésze valamilyen módon megszűnik, ami még több vizet veszít, mint a szivárgás, vagy felmelegszik és párolgást okoz.

Ahogy a víz elkerülhetetlenül eltűnik az egyik csészéből a másikba történő öntéskor, több energiára van szükség az akkumulátor töltéséhez, mint amennyit ténylegesen tárol, és kevesebb energia jön ki, mint amennyit tárol. Az elvesztett energia aránya a tárolt energiához idővel növekszik.

Tény, hogy minél több akkumulátort használ, annál több energiát pazarol, és minél hamarabb eléri az akkumulátort, ahol halott, és nem hasznosítható újra. Én és mások azt tanulmányoztam, hogy ezek a lemerülő-töltési ciklusok zökkenőmentesen működjenek a hulladék mennyiségének csökkentése érdekében, de a termodinamika második törvénye mindig biztosítja, hogy ne lehessen teljesen megszabadulni.

Ezt a cikket eredetileg a The Conversation című kiadványban publikálta: Steve W. Martin. Olvassa el az eredeti cikket itt.