Superkondensatorlar elektr transport vositalaridagi batareyalarni almashtirishi mumkinmi?

Elektromobillar va duragaylar zamonaviy avtoulovchilar ongida transport vositalarining rivojlanishidagi yangi tur sifatida mustahkam o'rnashgan. ICE bilan jihozlangan modellar bilan taqqoslaganda, ushbu transport vositalarining o'ziga xos afzalliklari va kamchiliklari mavjud.

Afzalliklar doimo jim ishlashni, shuningdek, haydash paytida ifloslanishning yo'qligini o'z ichiga oladi (garchi bugungi kunda elektr transport vositasi uchun bitta batareyani yaratish atrof-muhitni bitta dizel dvigatelning 30 yildan ortiq ishlashini ifloslantiradi).

Elektr transport vositalarining asosiy kamchiliklari batareyani zaryad qilish zarurati. Shu munosabat bilan, etakchi avtomobil ishlab chiqaruvchilari batareyaning ishlash muddatini ko'paytirish va zaryadlar orasidagi intervalni oshirish bo'yicha turli xil variantlarni ishlab chiqmoqdalar. Ushbu variantlardan biri superkondensatorlardan foydalanishdir.

Yangi texnologiya - Lamborghini Sian misolida ushbu texnologiyani ko'rib chiqing. Ushbu rivojlanishning afzalliklari va kamchiliklari qanday?

Elektr transport vositalari bozorida yangi

Lamborghini gibrid chiqara boshlagach, ishonchingiz komil bo'lishi mumkinki, bu Toyota Priusning kuchliroq versiyasi bo'lmaydi.

Italiyaning elektrifikatsiya kompaniyasining debyuti bo'lgan Sian - litiy-ionli batareyalar o'rniga superkondensatorlardan foydalangan birinchi (63 dona ulkan) ishlab chiqariladigan gibrid avtomobil.

Ko'pgina fiziklar va muhandislar, bu litiy-ionli batareyalar emas, balki ommaviy elektr harakatlanishining kalitlari deb hisoblashadi. Sian bulardan elektr energiyasini saqlash uchun foydalanadi va kerak bo'lganda uni kichik elektr motoriga etkazib beradi.

Superkondensatorlarning afzalliklari

Superkondensatorlar ko'plab zamonaviy batareyalarga qaraganda tezroq quvvat oladi va energiya chiqaradi. Bundan tashqari, ular quvvatni yo'qotmasdan sezilarli darajada ko'proq zaryadlash va tushirish davrlariga bardosh bera oladilar.

Sian misolida superkondensator vites qutisiga o'rnatilgan 25 kilovattli elektr motorini boshqaradi. U 6,5 ot kuchiga ega 12 ​​litrli V785 ichki yonuv dvigateliga qo'shimcha turtki berishi yoki to'xtash kabi past tezlikda harakatlanish paytida sport mashinasini o'zi boshqarishi mumkin.

Zaryadlash juda tez bo'lgani uchun, ushbu gibridni devor rozetkasiga yoki quvvat olish stantsiyasiga ulash shart emas. Avtomobil tormozlaganda har safar superkondensatorlar to'liq quvvatlanadi. Batareya duragaylari, shuningdek, tormoz energiyasini tiklashga ega, ammo u sekin va qisman elektr diapazonini kengaytirishga yordam beradi.

Superkondensatorda yana bir juda katta ko'z bor: og'irlik. Lamborghini Sian'da butun tizim - elektr motor va kondansatör - og'irlikka atigi 34 kilogramm qo'shadi. Bunday holda, quvvatning o'sishi 33,5 ot kuchiga teng. Taqqoslash uchun, faqat Renault Zoe akkumulyatorining (136 ot kuchiga ega) og'irligi 400 kg atrofida.

Superkondensatorlarning kamchiliklari

Albatta, superkondensatorlarning batareyalarga nisbatan kamchiliklari ham bor. Vaqt o'tishi bilan ular energiyani ancha yomon to'playdi - agar Sian bir hafta davomida minmagan bo'lsa, kondansatkichda energiya qolmaydi. Ammo bu muammoning yechimlari ham mavjud. Lamborghini kompaniyasi Massachusets texnologiya instituti (MIT) bilan mashhur Terzo Millenio (Uchinchi ming yillik) kontseptsiyasi bo‘lgan superkondensatorlar asosida sof elektr modelini yaratish ustida ishlamoqda.

bst

Aytgancha, Volkswagen Group homiyligida bo'lgan Lamborghini bu sohada tajriba o'tkazayotgan yagona kompaniya emas. Peugeot gibrid modellari, Toyota va Hondaning vodorod yonilg'i xujayrasi modellari kabi yillar davomida superkondensatorlardan foydalanmoqda. Xitoy va Koreya ishlab chiqaruvchilari ularni elektr avtobus va yuk mashinalariga o‘rnatmoqda. Va o'tgan yili Tesla dunyodagi eng yirik superkondensator ishlab chiqaruvchilardan biri bo'lgan Maksvell Electronics kompaniyasini sotib oldi, bu hech bo'lmaganda Ilon Mask texnologiya kelajagiga ishonishining ishonchli belgisidir.

Superkondensatorlarni tushunish uchun 7 asosiy fakt

1 Batareyalar qanday ishlaydi

Batareya texnologiyasi - bu qanday ishlashi haqida o'ylamasdan, biz uzoq vaqtdan beri odatdagidek qabul qilgan narsalardan biridir. Ko'pchilik, zaryad olayotganda, biz shunchaki stakanga suv kabi batareyaga elektr energiyasini "quyamiz" deb tasavvur qilishadi.

Ammo batareya elektr energiyasini to'g'ridan-to'g'ri saqlamaydi, lekin uni faqat ikkita elektrod va elektrolit deb ataladigan suyuqlik (ko'pincha) o'rtasidagi kimyoviy reaktsiya natijasida hosil qiladi. Bu reaksiyada undagi kimyoviy moddalar boshqalarga aylanadi. Ushbu jarayon davomida elektr energiyasi ishlab chiqariladi. Ular to'liq aylantirilganda, reaktsiya to'xtaydi - batareya zaryadsizlanadi.

Biroq, qayta zaryadlanuvchi batareyalar bilan reaktsiya teskari yo'nalishda ham sodir bo'lishi mumkin - siz uni zaryad qilganingizda, energiya asl kimyoviy moddalarni tiklaydigan teskari jarayonni boshlaydi. Bu yuzlab yoki minglab marta takrorlanishi mumkin, ammo muqarrar ravishda yo'qotishlar mavjud. Vaqt o'tishi bilan elektrodlarda parazit moddalar to'planadi, shuning uchun batareyaning ishlash muddati cheklangan (odatda 3000 dan 5000 tsiklgacha).

2 Kondensatorlar qanday ishlaydi

Kondensatorda kimyoviy reaktsiyalar sodir bo'lmaydi. Ijobiy va manfiy zaryadlar faqat statik elektr energiyasi yordamida hosil bo'ladi. Kondensator ichida dielektrik deb nomlangan izolyatsion material bilan ajratilgan ikkita o'tkazgichli metall plitalar mavjud.

Zaryadlash to'pni junli sviterga silashga juda o'xshaydi, shunda u statik elektrga yopishadi. Plitalarda ijobiy va manfiy zaryadlar to'planib qoladi va ular orasidagi aloqa ularni to'sib qo'yadigan ajratuvchi, aslida energiyani saqlash vositasidir. Kondensator quvvatini yo'qotmasdan million marta ham zaryadlanishi va zaryadsizlanishi mumkin.

3 superkondensatorlar nima?

An'anaviy kondansatörler energiyani saqlash uchun juda kichik - odatda mikrofaradlarda (millionlab faradlar) o'lchanadi. Shuning uchun superkondensatorlar 1950-yillarda ixtiro qilingan. Maxwell Technologies kabi kompaniyalar tomonidan ishlab chiqarilgan eng yirik sanoat variantlarida sig'im bir necha ming faradga etadi, ya'ni lityum-ion batareyasi quvvatining 10-20% ga etadi.

4 superkondensatorlar qanday ishlaydi

An'anaviy kondensatorlardan farqli o'laroq, dielektrik yo'q. Buning o'rniga, ikkita plastinka elektrolitga botiriladi va juda nozik izolyatsion qatlam bilan ajratiladi. Superkondensatorning sig'imi aslida bu plitalarning maydoni oshgani sayin ortadi va ular orasidagi masofa kamayadi. Sirt maydonini oshirish uchun ular hozirda uglerod nanotubalari kabi gözenekli materiallar bilan qoplangan (shunchalik kichkinaki, ularning 10 milliardi bir kvadrat smga to'g'ri keladi). Ajratuvchi grafen qatlami bilan faqat bitta molekula qalin bo'lishi mumkin.

Farqni tushunish uchun elektr energiyasini suv deb tasavvur qilish yaxshidir. Keyinchalik oddiy kondansatör cheklangan miqdorni o'zlashtira oladigan qog'oz sochiqqa o'xshaydi. Superkondensator bu misoldagi oshxona shimgichi.

5 ta batareyalar: ijobiy va salbiy tomonlari

Batareyalar bitta muhim afzalliklarga ega - yuqori energiya zichligi, bu ularga nisbatan katta hajmdagi energiyani kichik rezervuarda saqlash imkonini beradi.

Biroq, ular juda ko'p kamchiliklarga ega - og'ir vazn, cheklangan xizmat muddati, sekin zaryadlash va nisbatan sekin energiya chiqarish. Bundan tashqari, ularni ishlab chiqarish uchun zaharli metallar va boshqa xavfli moddalar ishlatiladi. Batareyalar faqat tor harorat oralig'ida samarali bo'ladi, shuning uchun ularni tez-tez sovutish yoki isitish kerak, bu esa ularning yuqori samaradorligini pasaytiradi.

6 superkondensator: ijobiy va salbiy tomonlari

Superkondensatorlar batareyalarga qaraganda ancha engilroq, ularning ishlash muddati beqiyos uzoqroq, ular hech qanday xavfli moddalarni talab qilmaydi, ular deyarli bir zumda zaryad oladi va energiya chiqaradi. Ularning ichki qarshiligi deyarli yo'qligi sababli ular ishlash uchun energiya sarflamaydilar - ularning samaradorligi 97-98% ni tashkil qiladi. Superkondensatorlar -40 dan +65 darajagacha bo'lgan harorat oralig'ida sezilarli og'ishlarsiz ishlaydi.

Kamchilik shundaki, ular lityum-ionli batareyalarga qaraganda ancha kam energiya to'playdi.

7 Yangi tarkib

Hatto eng zamonaviy zamonaviy superkondensatorlar ham elektr transport vositalaridagi batareyalarni to'liq o'zgartira olmaydi. Ammo ko'plab olimlar va xususiy kompaniyalar ularni takomillashtirish ustida ishlamoqdalar. Masalan, Buyuk Britaniyada Superdielectrics dastlab kontakt linzalarini ishlab chiqarish uchun ishlab chiqarilgan material bilan ishlaydi.

Skeleton Technologies kompaniyasi uglerodning allotropik shakli bo'lgan grafen bilan ishlaydi. Bir qatlam, bir atom qalinligi yuqori po'latdan 100 baravar kuchli va uning atigi 1 grammi 2000 kvadrat metrni qamrab oladi. Kompaniya oddiy dizel furgonlariga grafenli superkondensatorlarni o‘rnatdi va yoqilg‘ini 32 foizga tejashga erishdi.

Superkondensatorlar hali ham batareyani to'liq o'rnini bosa olmasligiga qaramay, bugungi kunda ushbu texnologiyaning rivojlanishida ijobiy tendentsiya mavjud.

Savol va Javob:

Superkondensator qanday ishlaydi? U yuqori quvvatli kondansatör bilan bir xil ishlaydi. Unda elektrolitning polarizatsiyasi paytida statik tufayli elektr to'planadi. Bu elektrokimyoviy qurilma bo'lsa-da, hech qanday kimyoviy reaktsiya sodir bo'lmaydi.

Superkondensator nima uchun? Superkondensatorlar energiyani saqlash, dvigatellarni ishga tushirish, gibrid transport vositalarida qisqa muddatli oqim manbalari sifatida ishlatiladi.

Superkondensator har xil turdagi batareyalardan qanday farq qiladi? Batareya kimyoviy reaktsiya orqali o'z-o'zidan elektr energiyasini ishlab chiqarishga qodir. Superkondensator faqat chiqarilgan energiyani to'playdi.

Superkondensator qayerda ishlatiladi? Past sig'imli kondansatörler flesh birliklarida (to'liq zaryadsizlangan) va ko'p miqdorda tushirish / zaryadlash davrlarini talab qiladigan har qanday tizimda qo'llaniladi.