Akumulator z efektem relatywistycznym
Efekty relatywistyczne, opisane w teorii względności, jednoznacznie kojarzą nam się z kosmosem. Nie każdy wie, że działają one jednak również w mikroskali, a technika korzystała z nich niemal pięćdziesiąt lat, zanim Albert Einstein spisał swoje teorie. Skandynawscy uczeni dowiedli, że akumulator ołowiowy, pospolicie obecny w naszych samochodach, większość swojej mocy zawdzięcza efektom relatywistycznym.
Zaskakujące z pozoru twierdzenie ogłosili w Physical Review Letters naukowcy ze szwedzkiego Uppsala University: Rajeev Ahuja, Andreas Blomqvist i Peter Larsson oraz fińskiego University of Helsinki: Pekka Pyykkö i Patryk Zaleski-Ejgierd.
Efekty relatywistyczne zachodzą przy prędkościach bliskich prędkości światła, dotyczą więc także np. szybko poruszających się elektronów w pobliżu ciężkich jąder atomowych - a ołów, z liczbą atomową 82 jest jednym z najcięższych, nieradioaktywnych pierwiastków.
Akumulator kwasowo-ołowiowy, wynaleziony w 1859 roku przez Gastona Plante, składa się z dwóch elektrod: anody wykonanej z ołowiu i katody wykonanej z tlenku ołowiu oraz kwasu siarkowego w roli elektrolitu. Z napięcia 2,1 wolta, typowego dla pojedynczego ogniwa kwasowo-ołowiowego, aż 80-85% ma swoje źródło w efekcie relatywistycznym; inaczej mówiąc, zawdzięcza mu aż 1,7-1,8 wolta.
Do tej pory nie było jasne, dlaczego nie udało się skonstruować akumulatora z wykorzystaniem cyny zamiast ołowiu, mimo podobnych właściwości chemicznych (cyna w układzie okresowym pierwiastków znajduje się nad ołowiem). Po prostu cyna okazuje się zbyt lekka (posiada liczbę atomową 50) i nie może liczyć na równie korzystne efekty relatywistyczne, co ołów. Dzięki temu odkryciu nie da się co prawda skonstruować lepszego akumulatora opartego o ołów, ale świadomość roli efektów relatywistycznych może pomóc w szukaniu wydajnego metalu zastępczego.
Jak uważają autorzy odkrycia, efekty relatywistyczne mają wpływ również na wiele innych właściwości metali, jakie obserwujemy, na przykład kolor złota, oraz prawdopodobnie stan skupienia rtęci.
Komentarze (8)
Jajcenty, 16 stycznia 2011, 18:19
Nie kupuję tego. W użyciu są jeszcze inne ogniwa nie wspominając o litowych
Praktycznie każdą reakcję chemiczną daje się zaprząc do robienia prądu, nawet rodnikowe: np. spalanie w ogniwach paliwowych. Ograniczenia leżą (do tej pory leżały) w strukturze ciała/kryształu etc.
pogo, 16 stycznia 2011, 20:54
zastanów się teraz jaką gęstość energetyczną posiadają, jaką żywotność i odporność na ładowanie i rozładowywanie... do tego dołóż jeszcze cenę...
tu nie chodzi o to, że ołowiowe są najlepsze... ale są obecnie praktycznie jedynymi, które można włożyć do samochodu przy całej specyfice jego pracy i nie wydawać majątku na to...
cyberant, 16 stycznia 2011, 22:31
Ja myślę, że stwierdzenie "efekty relatywistyczne" jest zbytnio gloryfikowane. Może trudno je zaobserwować w makro skali, ale to nie znaczy że w mikro.. nie występują potocznie. Przecież to cały czas nasza zwykła normalna fizyka. Niedawno odkryli że antymateria powstaje w trakcie burz.. przy jej anihilacji powstaje promieniowanie gamma. Naturalna rzecz która działa się wśród nas od lat, tylko że dopiero niedawno nauczyliśmy się ją wykrywać.
Na tym polega nauka, odkrywamy nowe elementy otaczającego nas świata, niektóre z nich potwierdzają tworzone przez naukowców teorie inne je obalają tworząc nowe teorie. Tak naprawdę nie zdziwił bym się gdyby czarne dziury które kojarzą się z czymś wielkim i ciężkim daleko od nas, udało się zaobserwować na ziemi.. z tym że w jakimś momencie ulegały by nasyceniu i rozproszeniu.. w skali mikro były by czymś całkowicie normalnym.
To co najbardziej mnie cieszy z tych badań i obserwacji to to, że dzięki nim możemy budować nowe urządzenia i materiały, w pełni rozumiejąc ich działanie.
Cała nauka powinna się skupić nie na "wynajdowaniu nowego" tylko na "zrozumieniu istniejącego" dzięki czemu wszystkim nam będzie się żyło lepiej, a teorie religijne będą coraz bardziej traciły na znaczeniu... aż do chwili gdy wszystko zrozumiemy i sami staniemy się bogami
Haamu, 17 stycznia 2011, 07:51
"finlandzkiego"? :-)
Jajcenty, 17 stycznia 2011, 09:42
Współczesne elektrowózki projektuje się raczej w oparciu o Li-Ion.
Znalazłem http://focus.aps.org/story/v27/st2 nieco szerszy opis publikacji. Uderzyło mnie użycie modelu Bohra do wyjaśnienia zjawiska. Pozwolę sobie zatem stwierdzić, że nie wiadomo dlaczego ołów jest lepszy od cyny ale na pewno przyczyna jest kwantowa
waldi888231200, 17 stycznia 2011, 10:32
Wiecie ze atom trafiony fotonem UV rozgrzewa się do 38000 st.C.
thikim, 17 stycznia 2011, 11:55
Przemyśl to. Z takim podejściem to byśmy dalej byli jaskiniowcami i zastanawiali się dlaczego jest zimno, dlaczego Słońce wschodzi i zachodzi itp.
Masę rzeczy wyjaśniono dopiero gdy wynaleziono nowe. Bez budowy nowych narzędzi poznawaczych nie ma mowy o poznaniu tego co jest.
Prosty przykład:
jak chciałbyś zrozumieć skąd się biorą choroby wirusowe i bakteryjne bez wynalezienia nowej rzeczy mikroskopu?
Snułbyś dziesiątki różnych teorii a każda byłaby jedynie wymysłem. A tu wystarczyło spojrzeć i było o wiele jaśniej.
Nie da się zrozumieć tego co jest bez odkrywania nowego.
Jurgi, 17 stycznia 2011, 20:56
Bardzo długo tak właśnie wyglądał rozwój nauki… Niektórzy dalej stosują takie podejście.