¿Alguien ha calculado la cantidad máxima teórica de energía eléctrica que se puede almacenar dentro de un volumen determinado?

Answer 1

Como no has puesto ningún límite al método …

“Una cucharadita de gas de neutronio degenerado tendría una masa de dos mil millones de toneladas, y si se moviera a la temperatura y presión estándar, emitiría 57 mil millones de julios de energía de desintegración β en la primera vida media (promedio de 95 MW de potencia). [16] Esta energía puede ser absorbida a medida que el gas de neutronio se expande “.
Neutronio – Wikipedia

Generalmente, almacenamos energía eléctrica en la materia, aceptando que vamos a perder algo. A veces perdemos mucho. Al presionar el gas para hacer girar un generador, por ejemplo, se pierde toda la energía del calor cuando se enfría en el contenedor, y la fricción se resta de lo que podemos almacenar al bombear agua a los depósitos de alta elevación para hacer funcionar las turbinas.

Un método que se está haciendo más común ahora es almacenarlo haciendo hincapié en la materia en un campo eléctrico; un condensador Esto adolece de la propiedad de que las moléculas pueden descomponerse en presencia de un campo eléctrico suficientemente alto, lo que limita su eficiencia volumétrica. Los supercondensadores están restringidos a voltajes moderados y bajos, ya que para almacenar una cantidad de energía utilizable deben tener dieléctricos extremadamente delgados, generalmente una película de gas producida por electrólisis. Las baterías todavía funcionan mejor para la energía total.
“La constante dieléctrica más alta es aproximadamente 2000 para el diamante”. Fuerza dieléctrica – Wikipedia

Lo mejor que podemos hacer hasta ahora es la fisión nuclear y los motores de combustión. La única “batería” que incluso se acerca a quemar combustible para almacenar energía es la batería de litio-aire. Tabla de referencia extendida de densidad de energía – Wikipedia

Answer 2

La energía también se puede almacenar en campos magnéticos, es decir, en inductores. Esto se hace con pequeñas cantidades de energía durante breves períodos en la conmutación de las fuentes de alimentación, pero también se puede hacer a granel con el tiempo con superconductores.

La energía por unidad de volumen almacenada en un campo magnético en espacio libre (o aire) es

[math] \ frac {1} {2} \ frac {B ^ 2} {\ mu_0} [/ math]

donde B es la densidad del flujo magnético en tesla y [math] \ mu_0 [/ math] es la permeabilidad del vacío, [math] 4 \ pi 10 ^ {- 7} [/ math] henry / meter. Una máquina de 1 Tesla MRI por lo tanto almacena

[math] \ frac {1} {2} \ frac {1 ^ 2} {\ mu_0} [/ math]

[math] = 398 kJ / m ^ 3 [/ math]

[math] = 111 Wh / m ^ 3 [/ math]

Una máquina de 3 tesla almacenaría 9 veces más energía, o aproximadamente un kilovatio-hora por metro cúbico.

Esta es la razón por la que las “extinciones” (pérdida accidental de superconductividad) en las máquinas de MRI son tan peligrosas; Toda esa energía se libera instantáneamente, y la mayor parte se utiliza para hervir helio.

Answer 3

No ellos no han. Al ver que sabemos que grandes cantidades de energía se pueden comprimir hasta niveles casi inimaginables.

El Big Bang podría usarse como ejemplo, o incluso como un agujero negro.

¿Quién puede decir qué tan lejos llegaremos en términos de aprovechamiento de la energía? Si pudiéramos capturar el núcleo de un agujero negro y almacenarlo. Contaríamos con una inmensa cantidad de energía.

Hasta ahora, las unidades de contención de energía que podemos hacer están muy limitadas. Tanto en su eficacia como en su versatilidad.

Por ejemplo, no podemos almacenar y usar hidrógeno fácilmente para alimentar automóviles, ya que no solo el hidrógeno debe estar altamente comprimido, sino que también debe enfriarse a temperaturas extremadamente bajas. Hace algunos años, leí acerca de un estudio realizado por un grupo de científicos surcoreanos, donde intentaban usar átomos de titanio para producir hidrógeno, líquido a temperatura ambiente y presión normal. Pero nunca he oído ni leído nada de eso.

El plasma en teoría puede ser comprimido ilimitadamente. A tamaños extremadamente pequeños. El problema es que contiene dicho plasma y las consecuencias de una violación de la contención.

Answer 4

Tipo de – si la densidad de energía es muy alta, entonces el contenedor + contenido se convierte en un agujero negro, por lo que se vuelve inútil en la forma recolectada (no se puede sacar), pero la gravedad del agujero negro se puede usar para generar electricidad al dejar caer cosas en ella.

Answer 5

Yo pensaría que el máximo teórico sería infinito sin una restricción adicional. No tengo conocimiento de ningún límite físico en el número de electrones que, por ejemplo, puedan colocarse en un área en cubos de 1 mm sin toda otra materia. O, si estamos hablando de capacitores de placa, el voltaje (básicamente el número de electrones en relación con el tamaño de las placas) solo está limitado por la resistencia dieléctrica entre las dos placas. Definitivamente hay un límite en nuestro conocimiento actual de química y física, pero no creo que haya límites teóricos.

Answer 6

ver Densidad de energía – Wikipedia

Answer 7

Esto realmente no suena posible, ya que la energía eléctrica es la multiplicación de la corriente x el voltaje y, aunque puede ser posible configurar una fórmula para determinar un número teórico máximo de electrones que podrían almacenarse en un volumen dado, no existe una capacidad física. Ley que nos puede indicar la tensión potencial máxima a la cual cada electrón podría estar disponible para un circuito externo. Piense supercapacitor.