Conventional 건전지의 환경 영향

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일반적인 배터리 운영 카운터의 수명주기 분석은 원료 추출 및 처리 단계 중 가장 큰 환경 영향이 발생한다는 것을 밝혀줍니다. 가장 효율적인 알칼리성 세포는 생산 중에 화석 연료에서 약 50 배의 무게를 소비합니다. 재생 가능하거나 재활용 가능한 전력 소스로 이동하면 엔지니어는 이러한 외부성을 극적으로 낮출 수 있습니다. 도전은 친환경 기술을 채택하면서 산업 응용 프로그램 수요를 유지하면서 신뢰성과 가동 시간을 유지하고 있습니다.

Eco-Friendly Power Solutions의 주요 요구 사항

배터리 운영 카운터의 모든 대체 전원은 여러 가지 비 양도할 수 없는 기준을 충족해야 합니다. 일관된 전압 출력, 높은 에너지 밀도, 긴 작동 수명 및 열악한 환경 (온도 극, 진동, 습도)에서 기능할 수 있는 능력. 또한, 솔루션은 폐기물을 최소화하고 최종 수명 재활용을 용이하게 합니다. 아래, 우리는 생태적 책임과 이러한 요구를 가장 잘 균형시키는 기술을 시험합니다.

충전식 배터리 기술

리튬 이온 및 리튬 철 인산염

충전식 리튬 이온 (Li-ion) 배터리는 휴대용 전자에 대한 표준이되고 점점 산업 카운터에서 채택되었습니다. 현대 리튬 이온 셀은 고에너지 밀도 (250-300Wh / kg)을 제공하며 수백 개의 충전 사이클을 견딜 수 있으며 단일 용도 셀에 비해 폐기물을 감소시킵니다. [[FLT : 0]] 리튬 철 인산염 (LFP) [[[FLT : 1] 변형은 열 안정적이고 환경적 인 포장을 포함하기 때문에 엔지니어링 응용 프로그램에 특히 매력적입니다. [FLT : 1]] 리튬 이온 배터리는 수명을 연장 할 수 없습니다. [FLT : 2]] (FLT : 1, 2, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8

고체 배터리

수평선은 고체 세라믹 또는 중합체 분리기로 액체를 전적으로 대체하는 고체 건전지입니다. 이 약속은 더 높은 에너지 밀도 (400+ Wh/kg), 더 빠른 위탁, 및 개량한 안전 - 열 런웨이의 위험 조차 약속합니다. 아직도 넓은 배치를 위해 비싸지 만, 초기 상업적인 제품은 틈새 산업 감지기에서 나타날 것입니다. 카운터를 위해, 고체 세포는 재순환할 수 있는 동안, 재순환할 수 있는 가동의 주 또는 달을 가능하게 할 수 있었습니다.

니켈 금속 Hydride (NiMH)

비용 감도가 파라마운트인 경우, 니켈 금속 수소화물은 viable 재충전용 선택권을 남아 있습니다. NiMH 세포는 널리 이용되고, 니켈 카드뮴 (NiCd) 보다는 더 적은 유독한 물자를 포함하고, 좋은 주기 생활 (500-1,000 주기)를 제공합니다. 그들의 에너지 밀도 (60-120 Wh/kg)는 리튬 근거한 세포 보다는 더 낮습니다, 그러나 저전력 카운터에 사용된 간헐적으로, 그들은 경제 친절한 선택일 수 있습니다.

카운터에 대한 에너지 수확

아마도 가장 변형 된 접근법은 완전히 오염 된 주변 에너지를 제거하기 위해 것입니다. 에너지 수확 기술은 주변 환경에서 소량의 전력을 캡처하여 장치 또는 까다로운 충전을 소형 저장 셀을 직접 작동시킵니다. 배터리 작동 카운터의 경우 여러 가지 방법은 특히 적합합니다.

태양광 (태양) 수확

]디센싱 태양 전지 (DSSC) 또는 얇은 필름 무조직 실리콘 패널과 같은 실내 태양 전지, 전기로 인공 빛을 변환 할 수 있습니다. 일반적인 사무실 또는 창고 조명 수준 (200-500 럭스)에서도 작은 패널은 마이크로 와트의 10을 생성 할 수 있습니다. 이것은 종종 e-ink 디스플레이 또는 초 저전력 마이크로 제어기와 저전력 카운터에 충분합니다. (최대 전력)])는 에너지의 에너지 포인트를 최적화합니다.

Piezoelectric 수확

기계, 컨베이어 벨트를 진동하는 카운터, 또는 가까운 차량 엔진은 압전 발전기에서 혜택을 누릴 수 있습니다. 이 장치는 기계적으로 스트레스를 풀 때 전압을 생산하는 결정 또는 세라믹을 사용합니다. 단일 진동 수확기는 카운터를 증가하거나 무선 신호를 전달하기 위해 1–10 mW를 생산할 수 있습니다. 연구자들은 자체 전원 카운터 산업용 펌프에 무한 배터리없이 실행되는.

열전 수확

온도 그리스어가 존재하는 경우 (예 : 핫 모터 하우징과 주변 공기 사이), 열전 발전기 (TEGs)는 전기를 생산하는 Seebeck 효과를 악화합니다. 현대 TEG 모듈은 컴팩트하고 10-20 °C 차이에서 여러 밀리 와트까지 전달 할 수 있습니다. 이것은 HVAC 시스템, 엔진, 태양 열 설치에 대한 카운터에 이상적입니다.

Kinetic와 RF Harvesting의

휴대용 또는 휴대용 카운터의 경우, 모션 (워킹, 공구 처리)을 전기로 변환하는 비옥한 수확기는 개발되고 있습니다. Wi-Fi 또는 셀룰러 신호에서 수확하는 라디오 빈도 (RF) 에너지는 또한 신흥되고, 매우 낮은 전력 (마이크로와트 범위)에 한정됩니다. 이 기술은 충전 사이클 사이에 충전식 배터리를 보충 할 수 있습니다.

Hybrid Systems 및 스마트 파워 관리

단일 환경 친화적 인 전원은 모든 운영 조건에서 완벽합니다. 가장 강력한 디자인은 하이브리드 접근 방식을 사용합니다. 작은 버퍼 저장 장치 (supercapacitor 또는 리튬 셀)로 결합 된 기본 에너지 수확기 (예 : 태양 전지 패널). A [[FLT : 0]] 스마트 파워 관리 통합 회로 (PMIC) [[FLT :1]] 지속적으로 사용 가능한 주변 에너지 모니터, 수확 및 배터리 전력 사이 스위치, 그리고 저장 요소의 깊은 방전을 방지 할 수 있습니다. 이러한 시스템은 낮은 가동을 위해 낮은 가동을 달성 할 수 있습니다.

Supercapacitors는 특별한 언급을 가치가 있습니다. 그들은 극단적으로 높은 주기 생활 (500,000+ 주기), 빠른 책임/출력을 제안하고, 넓은 온도 편차 (- 40 °C에 85 °C)에 작동하. 작은 재충전 전지 또는 연료 전지와 결합될 때, supercapacitors는 일시적인 높 현재 수요 (예를들면, 자동화된 카운터 또는 무선 전송)를 취급합니다 건전지는 꾸준한 상태 짐을 취급합니다. 이 synergy는 전반적인 체계 효율성 및 장수를 개량합니다.

지속가능성 설계: 재료 및 내구의 수명

전력원 자체를 넘어, 카운터의 디자인은 재활용을 촉진하고 임베디드 에너지를 감소해야합니다. 엔지니어는 저전력 전자]-ARM Cortex-M0+ 마이크로 제어기와 같은 ARM Cortex-M0+ 마이크로 제어기, e-ink 디스플레이는 전력없이 이미지를 유지하고, 무선 프로토콜은 Bluetooth 저 에너지 또는 LoRaWAN과 같은 낮은 에너지 또는 LoRaWAN과 같은 전체 전자 프로토콜을 포함합니다. Modular Construction:3] 배터리 팩을 쉽게 교체 할 수 있습니다.

주택 및 회로 기판에 대한 재활용 또는 생물 분해성 물질을 사용하여 환경 영향을 더 줄일 수 있습니다. Biobased plastics] (PLA, PHA) 및 재활용 알루미늄은 산업 장치 인클로저에서 견인력을 얻고 있습니다. 라벨 및 마킹은 최종 수명에서 분류하는 재료를 용이하게해야합니다. 일부 제조업체는 중고 배터리 팩을 위해 take-back 프로그램을 제공하며 리튬, 거의 모든 지구 및 희귀 한 요소의 적절한 지키지 않도록합니다.

사례 연구: 생태 친화적 인 실천의 반대

여러 엔지니어링 분야는 이미 지속 가능한 전력 솔루션을 채택했습니다. 물류에서 태양 강화 소포 카운터] 창고 천장에 설치되어 주변 조명과 소형 슈퍼 커패시터가 제로 배터리 폐기물을 처리하는 데 사용됩니다. 자동차 조립 라인에서 ]piezoelectric Torque counters 공압 공구의 진동에서 에너지 수확, 배터리 교체에 필요한 제거. 최근 유럽의 생산 설비에 비해 90% 감소된 생산 설비를 보고했습니다. LFP는 최근의 생산 설비의 비용 절감을 위해 유럽의 배터리의 배터리 교체에 대한 필요성을 갖게 되었습니다.

환경 모니터링 네트워크는 수천 개의 배터리 작동 카운터를 배치하여 대기 질 또는 물 흐름을 측정합니다. 더모전 수확기] 장치 전자와 주변 공기 사이의 온도 차이에 의해 구동되며 일부 역은 배터리 교체없이 5 년 이상 동안 지속적으로 운영됩니다. 이러한 예로는 친환경 전력이 미래 개념이 아니라 현재 일상의 생존 옵션이 아닙니다.

미래 지향과 연구 Frontiers

다음 10 년은 더 혁신을 가져올 것입니다. Flexible 및 인쇄 된 배터리]은 카운터 인클로저로 직접 내장되어 있으며 복잡한 모양에 따라 최소한의 추가 중량으로 전력을 공급할 수 있습니다. Biofuel cell는 유기 화합물 (예를 들어, 포도당 또는 폐수)에서 전기를 생성하는 것은 카운터가 생물학적으로 배치되는 틈새 응용 프로그램에 대한 탐구가 될 수 있습니다. ]]:3]:]:3]

산업 센서에 대한 에너지 수확의 더 깊은 기술 검토를 위해, ]IEEE 종이에 "이너지 Harvesting for Wireless Sensor Networks"]는 저자 개요를 제공합니다. U.S. Energy의 자원의 지속 가능한 배터리 제조]는 재료에 대한 지도를 제공하며 최고의 관행을 재생합니다. 실용적인 구현에 관심이있는 엔지니어는 [[LT:FLT:]] 백서머지]]에 대해 상담 할 수 있습니다.

관련 기사

배터리 운영 카운터에 대한 환경 친화적 인 전력 솔루션을 개발하는 것은 환경 필요성 및 경쟁력이 모두 있습니다. 충전식 화학, 에너지 수확 기술, 지능형 전력 관리 및 지속 가능한 디자인 원칙을 채택함으로써 엔지니어링 팀은 폐기물, 낮은 운영 비용을 크게 줄이고 글로벌 탈탄 목표와 일치 할 수 있습니다. 기술은 성숙하고, 이점은 명확하며 전환은 이미 진행 중입니다. 나머지 도전은 광범위한 통합 중 하나입니다. 엔지니어링 커뮤니티는 잘 알려진 방법을 선도하는 것입니다.