Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[Kaiserfrogling]

если мне память не изменяет у ионистров плотность энергии порядка 10 втч/кг

Изменяет, в 2008 получены с 32 втч/гк, в 2016 - 70 втч/кг, у свинцово-кислотных 30-40

[mbrane]

если мне память не изменяет у ионистров плотность энергии порядка 10 втч/кг

Изменяет, в 2008 получены с 32 втч/гк, в 2016 - 70 втч/кг, у свинцово-кислотных 30-40

Шото как-то прохвессор этот раз без задоринки - я уж думал шо сына выдадите закон мура для аккумуляторов....и это кстати я так понимаю не масовое изделие выведеноое на рынок , а лабораторный образец из отчета....у меня сейчас как раз стоит задача выбора источника для сгладивания колебаний в сети при пусковых отказ в автонрмной системе....попробуйте меня убедить что это не так практически...мне нудно 1 квтч- 1.5 секунды работы энергосистемы...у серийных maxwell 10 втч/кг

http://www.maxwell.com/products/ultracapacitors/k2-3-series


As of 2013[/size] commercially available lithium-ion supercapacitors offered the highest gravimetric specific energy to date, reaching 15 Wh/kg ([/color][/size]54 kJ/kg[/color][/size]). Research focuses on improving specific energy, reducing internal resistance, expanding temperature range, increasing lifetimes and reducing costs.[/color][/size][size=0.75em][/size][17][/size][/color][/size][size=0.75em][/font][/color][/size]Projects include tailored-pore-size electrodes, pseudocapacitive coating or doping materials and improved electrolytes.[/color][/size][/color][/size]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercapacitor[/color]

[ВадимZero]

Потому что с ростом энергии нейтронов растет выход нестабильных продуктов распада

При реакции распада, продукты реакции(осколки) нейтрон-избыточные всегда, потому радиактивные. С ростом энергии нейтронов наоборот происходит уменьшение наработки всяких минорных актинидов. Потому АЭС с жестким спектром часто позиционируются как ЭкоАЭС

[AlexAV]

Например перфорен на основне графена не только многократно удешевит опреснение морской воды, но и разделение рапы

Толку с этих графеновых мембран для отделения лития из морской воды.  У них же почти нулевая селективность по паре ионов Li/Na. Да и проницаемость ничтожная. Не годится здесь это.

[AlexAV]

Площади Сахары, Аравии и т.д. просто огромны. Да, впадин, ниже уровня океана, куда морская вода текла бы сама, конечно не очень много.

Можно высказать определённые сомнения в экономической целесообразности подобной деятельности.

Извлечение лития в этом случае должно включать следующие этапы. Доставка морской воды до бассейнов-испарителей, естественное упаривание её там до выпадения основной части солей, извлечение выпавших солей и их утилизация (при большом объёме соль будет отходом, который не то что невозможно будет продать с выгодой, а наоборот,на утилизацию которого придётся нести затраты), переработка остаточной рапы. Первые три стадии в точности повторяют технологию извлечения соли из морской воды. При этом, учитывая, что при добыче таким способом 1 кг карбоната лития нужно будет переработать 1100 м3 морской воды и образуется 38 тонн соли в виде отходов, очевидно, что затраты на получения этого 1 кг будут не ниже стоимости 38 тонн соли, извлечённой из морской воды таким же способом. Стоимость соли, полученной естественным упариванием морской воды известна, это 90 $/т (https://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/salt/mcs-2017-salt.pdf). Уже отсюда следует, что стоимость такого карбоната лития, в том случае если он будет основным целевым продуктом (а соль только отходом), будет не ниже 3420 $/кг. Опять же эта оценка относится к тому случаю, когда бассейны-испарители будут рядом с морем, а не в сотнях километров от него (т.к. никто сейчас для извлечения соли из рассола его на сотни километров не транспортирует). Если бассейны будут удалены в глубинные районы Сахары цифра естественно будет значительно больше.

Однако уже при цене карбоната лития 500$/кг ни о каких массовых электромобилях и аккумуляторах в большой энергетике уже не может быть и речи, будет слишком дорого. Т.е. очевидно упаривать морскую воду только ради лития будет бессмысленно даже если бассейны-испарители будут на побережье. Если же в удаление от него - то это становится совсем абсурдом. Т.е. данный путь имеет смысл если мы извлекаем из морской воды соль (хлорид натрия) как конечный целевой продукт (и именно её стоимость окупает всю эту деятельность), а литий лишь только как побочный. Но в этом случае производство лития будет жёстко ограниченно спросом на соль, а он не безграничный. При производстве соли 210 млн. тонн это даст не более 5500 тонн сравнительно дешёвого карбоната лития как побочного продукта. В этом случае литий будет дефицитным даже для производства аккумуляторов для смартфонов, а об электромобилях не может быть и речи.

Т.е. получается два варианта.
1) Литий - как побочный продукт, дёшево, но очень мало. Ни на какие электромобили не хватит.
2) Литий как основной продукт - абсурдно дорого и электромобили с таким литием будут никому не нужны.

Оба случая дают один и тот же итог. На мобильную электронику наскрести его из морской воды может быть и можно, но для чего-то более масштабного уже не очень. Не потребуется застраивать бассейнами сахару, т.к. для удовлетворения спроса на соль хватит побережья (а лития при этом уж сколько получится, тому и радоваться будут), а извлечение лития как основного продукта будет экономически бессмысленно.

[BlackMokona]

Можно высказать определённые сомнения в экономической целесообразности подобной деятельности.

А если добываем уран как основной продукт и всё остальное как побочный?

[ВадимZero]

Литий из морской воды имеет смысл добывать, только с помощью селективных сорбентов. Такие вроде как уже есть. Правда работают они не в морской воде, а в тех же рассолах.

[AlexAV]

А если добываем уран как основной продукт и всё остальное как побочный?

Уран - отдельная история. Уран, в отличие от щелочных металлов, имеет богатейшую химию комплексных соединений. Все попытки построить разумный метод его извлечения строятся на поиске полимера, который связывал бы уран в прочный комплекс с высокой селективностью. Т.е. при извлечение урана будет извлекаться только уран (или, возможно, какой-то ещё d- или f- элемент, образующий с тем же лигандом стабильный комплекс).

Но такой путь по большей части годится только для переходных металлов с богатой химией координационных соединений. А у щелочных металлов хороших лигандов просто нет, а те что есть (вроде краун-эфиров) образуют по сути комплексы с электростатической связью, в которых селективность идёт практически только по ионному радиусу. Здесь даже по паре Na/Li хорошей селективности получить тяжело, а по паре Li/Mg магний в большинстве случаев образует более прочные комплексы с абсолютным большинством лигандов.

Та лазейка, которая позволяет подступиться к урану, для лития отсутствует. Другой это элемент, со совсем иными химическими свойствами.

[AlexAV]

Такие вроде как уже есть. Правда работают они не в морской воде, а в тех же рассолах.

Из того что есть - титановая кислота и оксид марганца.  Но в морской воде их эффективность явно недостаточная. При попытке непосредственно из неё им что-то извлекать по затратам получается что-то абсурдное.

[snickers]

да уж.... хахлы

От нет что бы порадоваться за своих соплеменников . Какие то в макеевке хохлы злые и других не любят.  Хотя по сути ничего он не изобрел - тот же трамвай или троллейбус - вид сбоку. Всей разницы - передача энергии не по проводу а дистанционно. Для дальнобоев на трассе может и подойдет. 

Цифры пожалста, и со ссылками на источники.

Радиоактивность выбросов и сбросов ТЭС определяется радиоактивностью исходного угля, мировой суммарный выброс урана и тория в результате сжигания угля составляет около 37 300 т ежегодно.
 Вот ссылка  впрочем, сами читайте в принципе кому интересно ..
http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=print&sid=4326
 А для сторонников традиционных источников энергии приведу один факт - В России под шлак от  ТЭС отчуждено около 20 тыс. км2 земельных участков, это равно территория Израиля (20 770 км²), там храниться около 1,3-1,5 млрд. тонн. А сколь в Китае или в США ?? А угля еще лет на 500 хватит .. сколько территории загадят отходы??

[mbrane]

Хотя по сути ничего он не изобрел - тот же трамвай или троллейбус - вид сбоку. Всей разницы - передача энергии не по проводу а дистанционно.

Да-да именно в этом и есть разница...теперь веером для одаренных - дифрпакция (рассеяние) излучения  - знаешь что такое...по сравнению с ней  37 тыщ тонн урана в год из угольных электростанций будут детской шалостью

[ВадимZero]

Уран будем жечь, а не уголечек.

Жгите -- вот карта сколько уже "на - жгли" за не полные 70+ лет..

 Это места где местность в разной степени но загажена радиоактивными отходами. Причем это пост- СССР. Причем тут многое просто засекречено. Например  только в Карском море было захоронено 13 реакторов с атомных подводных лодок. Шесть реакторов были захоронены с не выгруженным отработавшим ядерным топливом.  Кроме того в Карском и Баренцевом морях было затоплено 17 судов и лихтеров, имеющих на борту твердые радиоактивные отходы. .... Морская вода агрессивна.. что с ними будет через 10-50 -100 лет? Если Вы верите в сказки то смею разочаровать, часть контейнеров в 70-е и позже года НЕ ТОНУЛА, и их просто расстреливали с судна дабы плавучесть упала.. то есть ни по какие "железобетонные хранилища" и речи не шло... мало того, и в обычном контейнере часто была нарушена целостность. АЭС в том виде как есть это путь в никуда.
http://bellona.ru/2002/08/30/zahoronenie-rao-i-oyat-v-moryah/ И это только по СССР/РФ и только известные крохи... а что твориться по всему миру??

Это все пустые эмоции вроде страха ГМО или прививок. Радиация начинает приносить заметный вред человеку, при превышении естественного фона раз в сто. Если же фон увеличился всего в раз десять, то наблюдается наоборот позитивный эффект на здоровье, так называемый радиационный гормезис. Поэтому атомная энергетика благодоря умеренному повышению фона позитивно влияет на здоровье людей.

[Rattus]

адиация начинает приносить заметный вред человеку, при превышении естественного фона раз в сто. Если же фон увеличился всего в раз десять, то наблюдается наоборот позитивный эффект на здоровье, так называемый радиационный гормезис.

[ВадимZero]

адиация начинает приносить заметный вред человеку, при превышении естественного фона раз в сто. Если же фон увеличился всего в раз десять, то наблюдается наоборот позитивный эффект на здоровье, так называемый радиационный гормезис.

http://eps.dvo.ru/vdv/2006/6/pdf/vdv-086-091.pdf

Согласно докладу НКДАР [26], среди выживших после атомной бомбардировки Хиро-
симы и получивших около 10 бэр наблюдалось достоверное (p < 0,01) снижение общего
коэффициента смертности, и в частности коэффициента смертности от лейкемии, по срав-
нению с необлученной частью населения соответствующего возраста. Коэффициент смерт-
ности мужчин, получивших при атомной бомбардировке Нагасаки дозы менее 150 сГр, был
достоверно ниже (на 10%) коэффициента смертности мужчин из необлученной когорты.
Результаты эпидемиологического обследования почти 108 000 рабочих судострои-
тельной промышленности США [26] продемонстрировали статистически достоверное
(p < 0,001) снижение общей смертности и смертности от всех злокачественных новооб-
разований у облученных рабочих по сравнению с необлученными.
Снижение смертности от онкозаболеваний зарегистрировано среди военных наблюда-
телей за ядерными взрывами в атмосфере из США (32 000 чел.) и Англии (22 000) [11, 22].
Смертность канадских военных наблюдателей составила 88% от контроля, при этом
смертность от лейкозов – 40% от контроля [21]. Коэффициент смертности от лейкемии
был достоверно (p < 0,01) снижен в когорте работников атомной промышленности Англии
и США (130 000 чел.) по сравнению с необлученным персоналом [12]. Смертность от ра-
ков и лейкозов среди рабочих атомной промышленности Канады также была ниже на 58%
общенационального уровня смертности от этих причин [7].
В 1957 г. в результате аварийного выброса радиоактивных веществ на Южном Урале
три группы жителей 22 поселков общим числом 7852 чел. получили в среднем 49,6; 12,0 и
4,0 сГр. Наблюдения в течение последующих 30 лет показали достоверное (p < 0,05) сни-
жение смертности от разных видов опухолей во всех трех группах. Смертность составила
соответственно 28, 39 и 27% по сравнению с необлученной популяцией [15]. Сравнение
групп населения, подвергшихся в результате этой аварии хронической ингаляции 239Pu
и получивших 0,343, 1,18 и 4,2 кБк, показало, что риск заболевания раком легкого был
достоверно снижен по сравнению с необлученным контролем до 0,56; 0,59 и 0,83 соот-
ветственно [25].
88
В Индии эпидемиологические исследования пяти городов с различным природным ра-
диоактивным фоном дали достоверную отрицательную корреляцию между уровнем при-
родного радиационного фона в этих городах и смертностью от рака [17]. Аналогичные ис-
следования, проведенные в КНР в районах с повышенным радиационным фоном, выявили
ту же тенденцию снижения смертности от онкозаболеваний [27]. В исследовании [10], охва-
тившем 90% населения США, была продемонстрирована строгая тенденция снижения ча-
стоты заболевания раком легких с увеличением уровня концентрации природного радиоак-
тивного газа радона в домах жителей. Эти данные совпадают с результатами Р.М.Хэинса по
Англии и Уэльсу [13]. В сообщении А. Миллера с соавторами [16] с высокой статистической
достоверностью (p < 0,05) показано сокращение относительного риска смертности от рака
молочной железы у 31 710 женщин, многократно проходивших рентгеноскопию в период
между 1930 и 1952 гг., до 66% от контроля при суммарной дозе 15 сГр.
Вытекающий из результатов эпидемиологических исследований вывод об антиканце-
рогенном действии малых доз радиации подтверждается многочисленными лабораторны-
ми экспериментами. Так, облучение при дозе 15 сГр подавляло рост опухолей после вве-
дения раковых клеток мышам; облучение при той же дозе уменьшало число метастазов в
легких мышей и крыс; облучение при дозе 1 сГр снижало частоту неопластической транс-
формации клеток; хроническое облучение мышей в течение 5 сут при ежедневной дозе
1 сГр подавляло возникновение у них лимфомы щитовидной железы (см. обзор [19]).

[Kaiserfrogling]

Толку с этих графеновых мембран для отделения лития из морской воды.

Стоимость рапы упадет в 100 раз.

Уже отсюда следует, что стоимость такого карбоната лития, в том случае если он будет основным целевым продуктом (а соль только отходом), будет не ниже 3420 $/кг.

Алекс, наши французские коллеги из Дюпона уже экспериментровали в  Алжире - цена лития получилась в 2-3 раза больше нынешней, исследования были свернуты.

у серийных maxwell 10 втч/кг

Капитан Безграмотность, давайте почитаем по вашей же ссылке:
https://en.wikipedia.org/wiki/Supercapacitor
Carbon aerogel
Researchers have created a carbon aerogel electrode with gravimetric densities of about 400–1200 m2/g and volumetric capacitance of 104 F/cm3, yielding a specific energy of 325 kJ/kg (90 Wh/kg) and specific power of 20 W/g
Graphene
In one embodiment, a graphene-based supercapacitor uses curved graphene sheets that do not stack face-to-face, forming mesopores that are accessible to and wettable by ionic electrolytes at voltages up to 4 V. A specific energy of 85.6 Wh/kg (308 kJ/kg) is obtained at room temperature equaling that of a conventional nickel metal hydride battery, but with 100-1000 times greater specific power.

[AlexAV]

Стоимость рапы упадет в 100 раз.

С чего это она упадёт? Прогнать воду через осмотическую мембрану заведомо дороже, чем просто налить её в бассейн. Вы тут просто даже на одном электричестве разоритель.

исследования были свернуты.

Раз свернули - значит ни о каких двух разах там не было и речи. Распространённый случай - заявленная стоимость одна, а если начинают рассматривать аккуратнее получается на порядки больше, а заявленная годится лишь для картинки в презентации.

[AlexAV]

Графеновые ионисторы УЖЕ обогнали свинцовые аккумуляторы  и если прогресс будет продолжаться также как и сейчас - лет через 10-15 обгонят литиевые
А в это время ванги и нострадамусы продолжают гадать по книге Инь-Янь....   

На сколько я понимаю ввиду работы вроде этой: https://arxiv.org/pdf/1311.1548.pdf

Ну да, формально пишут 64.18 Втч/кг и формально не врут. Вот только к реальному устройству это имеет не столь простое отношение, как может показаться. Сравнивать эту цифру с ёмкостью промышленных свинцовых аккумуляторов просто неправильно. Здесь два момента:

1) В этих работах приводится ёмкость рассчитанная на единицу массы активной массы, а не не на грамм массы устройства. В реальном устройстве появляется по мимо неё масса дополнительных элементов, которые интегральную характеристику сильно снижают.
2) Во всех работах, где получаются эти рекордные ёмкости, пользуются тем, что электрохимическое окно в ионных жидкостях "мягкое" и имеет не термодинамическую (как в воде), а кинетическую природу, и сильно завышают напряжение. Т.е., да, в лабораторном тесте с ионной жидкостью можно взять напряжение 3,5 или даже 4 вольта и получить рекордные характеристики для статьи или презентации. Вот только использовать длительное время элемент в этих режимах будет невозможно, т.к. при таких напряжениях деградация ионной жидкости идёт уже с заметной скоростью. Элемент умрёт через несколько дней или недель (кстати количество циклов заряда-разряда здесь несущественно, скорее важнее сколько времени элемент находился в заряженном состояние). А если надо чтобы он служил многие годы - снижайте напряжение до 3В и забывайте о всех этих рекордных цифрах. Что собственно в реальных промышленных изделиях и имеет место быть.

В итого после учёта этого оказывается, что в реальных изделиях, работающих в режимах обеспечивающих их адекватную долговечность, все эти десятки Втч/кг сразу исчезают. И в реальности получается в лучшем случае 10 - 15 Втч/кг. Ссылку на изделия реально выпускаемые промышленностью вам уже дали.

лет через 10-15 обгонят литиевые

Не обгонят, т.к. это физически невозможно, хотя бы просто из предельной плотности ионов ионной жидкости в адсорбционном слое, определяемых их геометрией.

P.S. Даже если не учитывать вышесказанное и предположить, что можно создать ионистр на базе ионной жидкости с ёмкостью достаточной для решения рассматриваемых задач, то даже в этом случае предложение использовать их для решения проблемы с литием - достаточно глупое. Если Вы посмотрите на формулы всех используемых в этой области ионных жидкостей, то обнаружите, что все они содержат фтор. А фтор элемент не менее проблемный, чем литий.

[Скеп-тик]

Упёрлись в бытовуху. А истинные потребители энергии промышленность и промышленный транспорт. Попробуйте перевести на электротягу такую бандуру

В настоящее время наибольшим судном для перевозки навалочных грузов является построенный в 1973 г. в Швеции нефтерудовоз «Уорлд Галэ», водоизмещение которого равно 317 тыс. т. (дедвейт 282,4 тыс. т). Он предназначен для перевозки руды из Бразилии в Японию и нефти из Персидского залива в порты Европы.
Это — одновинтовое судно длиной 338,2 м, шириной 54,6 м с высотой борта 29 м и осадкой 21,7 м может принимать в пять центральных трюмов руду, а в те же трюмы и в 14 бортовых грузовых танков — нефть. Грузовместимость всех трюмов и танков равна 329 тыс. куб. метров, 155 тыс. из которых приходится на грузовые трюмы.
Трюмы разгружаются береговыми средствами, а для выгрузки жидкого груза служат четыре центробежных турбонасоса подачей по 5 тыс. куб. метров в час.
Девятицилиндровый дизель «Бурмейстер ог Вайн» мощностью 41 тыс. л. с. (диаметр цилиндра 980 мм, ход поршня 2000 мм), считавшийся к моменту постройки судна самым мощным в мире судовым дизелем, позволяет нефтерудовозу «Уорлд Галэ» развивать скорость 16,3 уз.

Любой самый дешёвый китайский девайс сделан из компонентов, собранных со всего мира. Исчезнет хоть одна подкова - и кончилась война благодать.
Представляете себе аккумулятор, способный отдавать 40 тыс киловатт, и работать неделю на разряд? А на парусниках 300 млн железной руды, и 200 млн тонн бокситов, и столько же угля,  не перевезёшь. Нет поставок - нет ветряных электростанций

[BlackMokona]

Представляете себе аккумулятор, способный отдавать 40 тыс киловатт, и работать неделю на разряд? А на парусниках 300 млн железной руды, и 200 млн тонн бокситов, и столько же угля,  не перевезёшь. Нет поставок - нет ветряных электростанций

Таки делаем синтетическое горючие из углекислого газа и воды, и радуемся жизни.

[Скеп-тик]

Где возьмём углекислый газ? Сожжём уголь? Или хотите выкалупывать из воздуха, от концентрации в 0,045% (по массе)? Из тонны воздуха (333 кубометра при н.у)- 4,5 кг. Проще использованные спички и окурки собирать, эффективнее добыча