Суперкондензатори - супер, па дури и ултра

Прашањето за ефикасноста на батеријата, брзината, капацитетот и безбедноста сега станува еден од главните глобални проблеми. Во смисла дека неразвиеноста во оваа област се заканува да ја стагнира целата наша техничка цивилизација.

Неодамна пишувавме за експлозија на литиум-јонски батерии во телефоните. Нивниот сè уште незадоволителен капацитет и бавното полнење сигурно го изнервираа Илон Маск или кој било друг ентузијаст на електрични возила повеќе од еднаш. Долги години слушаме за различни иновации во оваа област, но сè уште нема пробив што би дал нешто подобро во секојдневната употреба. Сепак, веќе некое време многу се зборува за тоа дека батериите може да се заменат со кондензатори со брзо полнење, поточно нивната „супер“ верзија.

Зошто обичните кондензатори не се надеваат на пробив? Одговорот е едноставен. Килограм бензин е приближно 4. киловат-часови енергија. Батеријата во моделот Тесла има околу 30 пати помалку енергија. Килограм маса на кондензатор е само 0,1 kWh. Нема потреба да се објаснува зошто обичните кондензатори не се погодни за нова улога. Капацитетот на модерната литиум-јонска батерија би требало да биде неколку стотици пати поголема.

Суперкондензатор или ултракондензатор е вид на електролитски кондензатор кој, во споредба со класичните електролитски кондензатори, има исклучително висока електрична капацитивност (од редот на неколку илјади фаради), со работен напон од 2-3 V. Најголемата предност на суперкондензаторите е многу кратко време на полнење и празнење во споредба со другите уреди за складирање енергија (на пр. батерии). Ова ви овозможува да го зголемите напојувањето до 10 kW по килограм тежина на кондензаторот.

Еден од моделите на ултракондензатори достапни на пазарот.

Достигнувања во лаборатории

Последните месеци донесоа многу информации за новите прототипови на суперкондензатори. На крајот на 2016 година, дознавме, на пример, дека група научници од Универзитетот во Централна Флорида создале нов процес за создавање суперкондензатори, заштедувајќи повеќе енергија и издржувајќи повеќе од 30 XNUMX. циклуси на полнење/празнење. Доколку ги замениме батериите со овие суперкондензатори, не само што ќе можеме да наполниме паметен телефон за неколку секунди, туку тоа би било доволно за повеќе од една недела користење, изјави за медиумите Нитин Чудари, член на истражувачкиот тим. . Научниците од Флорида создаваат суперкондензатори од милиони микрожици обложени со дводимензионален материјал. Нишките на кабелот се многу добри спроводници на електрична енергија, овозможувајќи брзо полнење и празнење на кондензаторот, а дводимензионалниот материјал што ги покрива овозможува складирање на големи количини на енергија.

Научниците од Универзитетот во Техеран во Иран, кои произведуваат порозни бакарни структури во раствори од амонијак како материјал за електрода, се придржуваат до нешто сличен концепт. Британците, пак, се одлучуваат за гелови како оние што се користат во контактните леќи. Некој друг ги однел полимерите во работилницата. Истражувањата и концептите се бескрајни низ целиот свет.

Научниците вклучени во проект ЕЛЕКТРОГРАФ (Графенски-базирани електроди за апликации со суперкондензатор), финансиран од ЕУ, работи на масовно производство на материјали од графен електроди и примена на еколошки јонски течни електролити на собна температура. Научниците го очекуваат тоа графенот ќе го замени активниот јаглерод (AC) се користи во електродите на суперкондензаторите.

Истражувачите овде произведоа графитни оксиди, ги поделија на листови од графен, а потоа ги вградија листовите во суперкондензатор. Во споредба со електродите базирани на наизменична струја, графенските електроди имаат подобри својства на лепење и поголем капацитет за складирање енергија.

Се качуваат на патници - трамвајот се полни

Научните центри се занимаваат со истражување и изработка на прототипови, а Кинезите ги ставија во пракса суперкондензаторите. Градот Жужоу, провинцијата Хунан, неодамна го претстави првиот трамвај од кинеско производство напојуван од суперкондензатори (2), што значи дека не бара надземен вод. Трамвајот се напојува со пантографи инсталирани на постојки. Целосното полнење трае околу 30 секунди, така што се случува за време на качувањето и спуштањето на патниците. Ова му овозможува на возилото да помине 3-5 километри без надворешно напојување, што е доволно за да стигне до следната станица. Дополнително, тој враќа до 85% од енергијата при сопирање.

Можностите за практично користење на суперкондензаторите се многубројни - од енергетски системи, горивни ќелии, соларни ќелии до електрични возила. Неодамна, вниманието на специјалистите беше насочено кон употребата на суперкондензатори во хибридните електрични возила. Горивната ќелија со полимерна дијафрагма полни суперкондензатор, кој потоа складира електрична енергија што се користи за напојување на моторот. Брзите циклуси на полнење/празнење на SC може да се користат за да се изедначи потребната максимална моќност на горивната ќелија, обезбедувајќи речиси униформни перформанси.

Се чини дека веќе сме на прагот на револуцијата на суперкондензаторот. Сепак, искуството покажува дека вреди да се воздржите вишокот на ентузијазам за да не се збуните и да не останете со испразнета стара батерија во вашите раце.