¿Cómo puedo eludir las limitaciones de energía debido al tamaño de la batería?

Mi historia tiene algunos androides y algunos seres que pueden manipular la electricidad con sus órganos eléctricos de batería biológica y quiero que estos personajes tengan la capacidad de disparar láseres potentes, proyectiles de plasma, etc., pero no estoy seguro de cómo podrían almacenar tanto poder para permitirles para hacer ataques repetidos.

Estoy tratando de mantener las cosas dentro de los ámbitos de la tecnología de nivel actual o del futuro cercano (con un poco de movimiento manual), ya que es algo que puedo investigar fácilmente y siento que puedo pintar una mejor imagen, pero creo que me he puesto en un rincón dándome esa limitación.

Entonces, me preguntaba si hay alguna manera de evitar la cantidad de energía que se puede almacenar en una batería de tamaño portátil que se puede colocar en un cuerpo de tamaño humano.

Si no, ¿cuáles son las posibilidades futuras teorizadas de cuál sería una buena dirección para almacenar grandes cantidades de energía en una forma pequeña?

¿Está la fusión sobre la mesa? Sin embargo, esto sería generación de energía real en lugar de almacenamiento de energía.
Pequeño detalle: los "proyectiles de plasma" no son una cosa, excepto en el vacío. Si te basas en la ciencia, esa no es un arma que tus androides puedan tener.
@jdunlop ¿no se podría enviar una partícula cargada simultáneamente con una bocanada de argón o helio de alta densidad para producir una especie de proyectil de plasma de corto alcance? Quiero decir, como en la soldadura por arco de tungsteno con gas, el gas se quemaría como plasma mientras se movía por el espacio a la misma velocidad que la partícula.
Excepto que en la atmósfera, el gas no se mueve con la partícula en una distancia apreciable. Entonces... sí, funcionaría si tuvieras el cañón presionado contra la cabeza de tu objetivo, pero ni siquiera funcionaría como una escopeta.
@jdunlop OK, tengo otra idea: supongamos que el arma también emite microondas enfocadas, manteniendo un arco de plasma entre dos esferas electromagnéticas (como uvas, pero con electroimanes incorporados, por lo que no dependen del contacto inmediato para construir una carga) . El arma dispara las esferas al espacio y luego mantiene el enfoque de microondas sobre ellas durante una distancia fija. Tendría que no moverse después de ser disparado, por lo que probablemente sea un arma montada en el piso, con quizás incluso electrodos propulsados ​​​​por cohetes para reducir el retroceso.
@boxcartenant: momento en el que está describiendo un lanzador de juegos de rol más costoso, quisquilloso y poco confiable. (Además, si puede emitir microondas enfocadas que pueden rastrear un objetivo, ¿por qué no usarlas directamente? Entiendo Rule of Cool, pero los diseñadores de armas generalmente no optan por eso).
La fusión en un cuerpo de tamaño humano no está dentro de la tecnología existente oa corto plazo. Tal vez si tuviéramos algún tipo de tecnología de campo de fuerza altamente eficiente. Pero sin eso, no va a pasar. Todavía no podemos obtener energía de producción de fusión con dispositivos de ningún tamaño, y es poco probable que lo hagamos con dispositivos de menos de 100 toneladas.
realmente su problema es menos obtener energía que deshacerse del calor, la potencia de alta densidad de energía y los láseres en un marco pequeño significarán mucho calor. es probable que sus androides estén hirviendo al tacto.
Una cosa que no he visto mencionada es la escala de tiempo para la que necesita almacenar la energía. Si solo está tratando de usarlo para armas durante una batalla (generalmente menos de 5 minutos), entonces tener un banco de capacitores en sus androides que se descargan para disparar una descarga y se recargan con el tiempo desde el órgano podría ser suficiente para superar los principales problemas de almacenamiento sostenido. También te da la flexibilidad de hacer que tus androides "se queden sin munición" obligándolos a tener que rendirse.
@Stephan Buena sugerencia, gracias, estaba pensando en esa cantidad de tiempo y las peleas generalmente serán una estrategia de equipo para que los miembros con poco poder puedan esconderse y cargar mientras otros están al ataque o defendiéndolos.
Si sigue la ruta de los condensadores, otra consideración es que la energía se puede recuperar para cargar los condensadores de varias maneras. Moverse consume energía. Tener un electropolímero en la planta de los pies, así como cojines en las articulaciones permitiría recuperar la energía del impacto con el suelo mientras se desplazan. El frenado regenerativo (como el que usan los autos eléctricos) significa que pueden recuperar energía de sus movimientos a medida que reducen la velocidad de cualquier parte de su cuerpo.
oh bien y haré que se muevan rápido con el combate de artes marciales para que potencialmente se pueda recuperar una buena cantidad de energía de esa manera.

Respuestas (5)

No hay forma de evitar este problema con la tecnología actual o del futuro cercano: la densidad de energía es el principal problema con los vehículos eléctricos de batería, y no están tratando de gastar enormes cantidades de energía con armas de energía.

(Nota al margen: si está preocupado por las limitaciones de energía basadas en la ciencia, existen problemas importantes con las armas de energía integradas en un cuerpo humano (disipación de calor, floración térmica, etc.) que son tan preocupantes como "¿cómo puedo accionar estas armas").

En cuanto a las posibles fuentes de energía, un generador de fusión miniaturizado o una celda de aniquilación de materia/antimateria (¡no necesitarías mucha antimateria!) Proporcionaría la capacidad de usar armas de energía integradas por mucho tiempo, a pesar de la nota al margen anterior. También puede tomar prestado de Heinlein e inventar su propio Shipstone , un inexplicable dispositivo de almacenamiento de energía que empaqueta

más kilovatios-hora en un espacio más pequeño y una masa más pequeña de lo que cualquier otro ingeniero jamás hubiera soñado. Llamarlo una "batería de almacenamiento mejorada" (como lo hicieron algunos de los primeros relatos) es como llamar a una bomba H un "petardo mejorado".

Finalmente, puede utilizar el modo de espera de ciencia ficción de "vacío/energía de punto cero". Esto evita la necesidad de llevar el poder contigo, ya que puedes extraerlo de las propiedades del universo, pero definitivamente no se basa en la realidad.

Tanto las mini plantas de fusión como las fuentes de energía de animatter tienen el mismo problema: producen una radiación intensa que es imposible de proteger con la cantidad de materia que cabría en un chasis de tamaño humano. Incluso la fusión "aneutrónica" no ayudará, porque todavía emite algunos neutrones y una gran cantidad de rayos X y gamma de alta energía.
@StarfishPrime: supongo que estos androides son resistentes a la radiación, porque de lo contrario, sus armas integradas también serán un problema. Si no son resistentes a la radiación, no importará que no puedas obtener el poder, porque si usas las armas, todavía estás causando daño permanente.
+1 para células de antimateria. La física para ello se entiende bien, el problema es producir la antimateria.
@jdunlop podría importar si las cosas que tienen que estar cerca no son también resistentes a la radiación. Plantas personas y otros animales, por ejemplo. También hace que esconderse sea bastante problemático. Si son solo androides tipo tierra quemada estilo terminador, entonces no importará, por supuesto.
Si bien la antimateria puede tener la densidad de potencia, aprovecharla en un dispositivo más pequeño que un humano requeriría renunciar a la mano (lo que OP dijo que está bien). Podríamos crear una batería de antimateria con la tecnología actual si alguien quisiera adelantar el dinero, pero requeriría un dispositivo en la escala de metros para atrapar la mayoría de la radiación gamma y piónica, de lo contrario, se filtraría por todas partes. Han pasado años desde que lo estudié, pero creo recordar diseños para cohetes de antimateria requeridos como mínimo a unos pocos metros.
@jdunlop Gracias por la respuesta, ¿sabe aproximadamente cuánta energía podrían proporcionar teóricamente la célula de antimateria/materia y el generador de fusión?
@JRams: el generador de fusión sería puramente especulativo, como han señalado varios comentaristas, la fusión por confinamiento inercial (la historia de éxito más probable de las diversas opciones de fusión) no puede funcionar en miniatura sin algunos cambios tecnológicos dramáticos que son difíciles de predecir. Materia/antimateria es mucho más sencillo. Suponiendo una alta eficiencia de captura (necesaria para evitar fugas), E=mc^2. La antimateria aniquila una masa equivalente de materia, liberando energía equivalente a la suma de las masas.
@jdunlop Ok, gracias, más adelante en mi historia habrá algunos personajes con poderes locos, así que tendré que crear sistemas de energía en los reinos de ciencia ficción, por lo que sus métodos probablemente sean la mejor opción para esa etapa.
Este. OP sospechaba que se habían arrinconado al limitarlo a la tecnología actual o del futuro cercano. Tienen toda la razón. Nos encantaría tener la capacidad de hacer este tipo de cosas, y muchas cosas son inconvenientes porque no las tenemos.

Ya existe una tecnología que puede ser aplicable para sus propósitos: los generadores termoeléctricos de radioisótopos o RTG. Estos convierten el calor liberado por la descomposición radiactiva de elementos inestables en electricidad, existen desde hace más de 60 años y no tienen partes móviles. Un RTG de plutonio-238 genera 0,57 vatios por gramo (por lo que un RTG de 20 kg generaría continuamente 11 400 vatios de potencia, mientras que un humano solo genera 2000 mientras corre, por lo que sus androides serían bastante fuertes) y solo necesita 2,5 mm de protección. Según Wikipedia, la energía generada por un RTG Pu-238 se degrada aproximadamente un 0,787 % cada año, por lo que deberá reemplazarla de vez en cuando. Si realmente quieres armas exóticas de energía dirigida, probablemente harías que el androide llevara condensadores que cargó con el tiempo y que luego se usaron para alimentar las armas.

http://large.stanford.edu/courses/2014/ph240/labonta1/ https://en.wikipedia.org/wiki/Radioisotope_thermoelectric_generator

buena idea, gracias

manipular la electricidad con sus órganos eléctricos de batería biológica y quiero que estos personajes tengan la capacidad de disparar láseres potentes, proyectiles de plasma, etc., pero no estoy seguro de cómo podrían almacenar tanta energía para permitirles realizar ataques repetidos.

jdunlop tiene la respuesta correcta a la pregunta específica que hizo, pero hay otro elemento sobre esto que no preguntó y sobre el que quiero llamar su atención.

Si estás usando bio-baterías de cualquier tipo para disparar láseres y demás, esa energía tiene que venir DE alguna parte. Los humanos técnicamente usamos varios tipos de 'biobaterías' para impulsar nuestras propias funciones biológicas, y esa energía proviene, esencialmente, de la extracción de la energía almacenada en los alimentos que comemos.

Si sus bio-cyborgs van a transportar kilovatios de energía almacenada dentro de ellos, tendrán que comer cantidades realmente estupendas de alimentos o encontrar alguna otra forma de recargar esas baterías de forma regular.

La energía solar no es realmente una opción porque algo del tamaño de un humano simplemente no tiene suficiente área de superficie para absorber suficiente energía de esa manera. La forma más sencilla sería si pueden aprovechar directamente la corriente eléctrica y cargarse como un Tesla. Siento que debería haber otras opciones, pero mi imaginación me está fallando en este momento. Volveré si se me ocurre algo más.

También vale la pena señalar que convertir la energía química que empleamos para alimentar nuestros cuerpos ("biobaterías") en energía eléctrica para alimentar un arma de energía será enormemente ineficiente.
@jdunlop bueno, exactamente, por lo que idealmente la solución es simplemente absorber energía eléctrica directamente del medio ambiente. Quiero decir, teóricamente podrías poner tus pies en un congelador y tu cabeza en el horno y convertirte en un generador termoeléctrico, pero lamer un tomacorriente de 220 amperios sería más rápido.
Originalmente estaba pensando en usar un método de electroplaca para generar electricidad o usar bacterias eléctricas que luego se almacenarían en una batería como un órgano, pero creo que crear una carga con agua puede no funcionar tan bien y las bacterias no podrían crear mucho. de poder tampoco?
@MorrisTheCat Tomar energía del entorno era algo en lo que estaba pensando para los personajes de nivel superior, ¿qué implicaría esto que el personaje necesita tener o hacer?
@JRams, la energía requerida para lo que quieres que los personajes puedan hacer es SIGNIFICATIVA. No se trata de niveles de energía de "absorber el calor del aire que te rodea", sino de "retener los cables de la batería de un automóvil en marcha durante unas horas" como mínimo. Algunas matemáticas MUY aproximadas me sugieren que un láser apto para armas agotará la batería de un modelo S de Tesla en aproximadamente sesenta segundos de uso, así que utilícelo como base para la comparación.
@JRams, y vale la pena señalar que una batería Tesla Model S pesa 1200 lbs.

¡Poder de transmisión!

https://en.wikipedia.org/wiki/Wireless_power_transfer

¿Puedo invocar la transferencia de energía inalámbrica sin mostrar la torre de Tesla? No.

torre de teslas

La idea: alimentar cosas de forma remota usando radiación que puede viajar por el aire. Sus robots tienen transmisores de energía en la base (con suerte, una torre revestida de cobre en forma de hongo) o tal vez en órbita, o montados en la antena espacial. Pueden cargarse rápidamente. Podrían desplegar un plato para capturar los rayos; No estoy seguro de dónde guardarían ese plato entre cargas. Cartman de South Park podría tener ideas.

Esta idea esquematiza algunas cosas que pueden resultarle útiles.

¿La potencia de transmisión es adecuada para recargar robots?

Interesante, me gusta esta idea gracias.

Véase "Shipstone" en la novela Friday de RA Heinlein.

Consulte "Batería de distorsión molecular" en las novelas de Known Space de Niven .

Ambos le dan un nombre e ignoran los detalles.

H. Beam Piper se refiere a baterías nucleares alimentadas por isótopos. Las baterías están blindadas en colapso. En efecto, una sola capa de núcleos. Aproximadamente la misma penalización de peso que un pie de plomo. La mejor referencia está en la novela, "La computadora cósmica"

Más ejemplos del futuro cercano:

Una gran cantidad de alboroto y plumas hace algunos años sobre estor estaba haciendo un condensador capaz de almacenar alrededor de 50 kWh en poco más de un pie cúbico. Resultó ser vaporware o problemas de control de calidad, pero hasta ahora no ha resultado nada. Usó titanato de bario, con pequeñas impurezas para una supuesta constante dialéctica en el rango de aproximadamente 20,000 cargado a 3500v. (La capacidad es proporcional a la dialéctica y al área de la placa; la energía es proporcional a la capacidad y al cuadrado del voltaje).

Los bucles superconductores se acercan a densidades de energía comparables a la gasolina. Todo lo que necesitaría es un material superconductor de alta temperatura. No hay una base teórica que yo sepa que sea imposible, y el grafeno lo hace parecer posible. Los superconductores también superconducen el calor. Por lo tanto, la armadura superconductora será resistente al fuego láser/plasma enfocado.

Materiales MUY resistentes (grafeno, nanotubos de carbono) permiten potencialmente el almacenamiento de energía en volantes. Estos tienen problemas de momento angular para una aplicación de combate. Suiza ha utilizado autobuses con volante de inercia.

Las pilas de combustible de carbono sólido parecen interesantes. Estos en teoría pueden convertir el 80% de la energía del carbono en energía. Actualmente es quisquilloso y voluminoso, pero es posible que se pueda aumentar la densidad de potencia utilizando nanopartículas de carbono. La batería tendría que mantenerse caliente (800C) para que funcione. Tiene potencial en instalaciones del tamaño de un barco.

Dicho esto: los láseres tienen más calor residual en la fuente que el que entregan al objetivo. Como arma, funcionan solo en virtud de concentrar esa energía en un punto muy pequeño. Los láseres en el aire son ineficientes. A alta potencia, ionizan el aire y eso bloquea el haz. Mantener un buen enfoque a largas distancias es difícil incluso con un objetivo estacionario y una plataforma estable como una roca.

Hay mucho que decir sobre el uso de una bala. El almacenamiento de energía química es denso. La mayor parte de la energía se entrega a la bala. Gran parte de la energía de desecho está en los gases propulsores. (Todavía hay suficiente energía para que los cañones y la brecha se CALIENTEN. La ametralladora Maxim se enfría con agua y hierve el agua). La desventaja es que no es tan rápido.

Algunos buenos ejemplos y sugerencias, gracias.
¿Cómo puedo eludir las limitaciones de energía debido al tamaño de la batería?
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