Superkondensatorlar - super va hatto ultra
Batareyaning samaradorligi, tezligi, sig'imi va xavfsizligi masalasi hozirda asosiy global muammolardan biriga aylanmoqda. Bu sohada rivojlanmaganlik butun texnik tsivilizatsiyamizni turg'unlik bilan tahdid qilmoqda degan ma'noda.
Biz yaqinda telefonlardagi litiy-ionli batareyalarning portlashi haqida yozgan edik. Ularning hali ham qoniqarsiz quvvati va sekin zaryadlanishi, albatta, Ilon Maskni yoki boshqa elektr transport vositalari ishqibozlarini bir necha bor bezovta qilgan. Biz ko'p yillardan buyon bu sohada turli xil yangiliklar haqida eshitamiz, ammo kundalik foydalanishda yaxshiroq narsa beradigan hech qanday yutuq hali ham yo'q. Biroq, ma'lum vaqtdan beri batareyalarni tez zaryadlovchi kondansatkichlarga, to'g'rirog'i ularning "super" versiyasiga almashtirish mumkinligi haqida ko'p gapirilmoqda.
Nima uchun oddiy kondansatkichlar muvaffaqiyatga umid qilmaydi? Javob oddiy. Bir kilogramm benzin taxminan 4. kilovatt-soat energiya. Tesla modelidagi akkumulyator taxminan 30 barobar kamroq energiyaga ega. Bir kilogramm kondansatör massasi faqat 0,1 kVt soatni tashkil qiladi. Nima uchun oddiy kondansatkichlar yangi rolga mos kelmasligini tushuntirishga hojat yo'q. Zamonaviy lityum-ion batareyaning sig'imi bir necha yuz marta kattaroq bo'lishi kerak edi.
Superkondensator yoki ultrakondansatör klassik elektrolitik kondansatkichlarga nisbatan juda yuqori elektr sig'imiga ega (bir necha ming farad bo'yicha), ish kuchlanishi 2-3 V bo'lgan elektrolitik kondansatör turidir. Superkondensatorlarning eng katta afzalligi shundaki juda qisqa zaryadlash va zaryadlash vaqti boshqa energiya saqlash qurilmalari (masalan, batareyalar) bilan solishtirganda. Bu sizga elektr ta'minotini oshirish imkonini beradi Kondensator og'irligi kilogrammiga 10 kVt.
Bozorda mavjud bo'lgan ultrakondensatorlarning modellaridan biri.
Laboratoriyalarda erishilgan yutuqlar
So'nggi oylar yangi superkondensator prototiplari haqida juda ko'p ma'lumot olib keldi. 2016 yil oxirida biz, masalan, Markaziy Florida universiteti olimlari guruhi yaratganini bilib oldik. superkondensatorlarni yaratish uchun yangi jarayon, ko'proq energiya tejash va 30 dan ortiq XNUMX ga bardosh berish. zaryadlash / tushirish davrlari. Agar biz akkumulyatorlarni ushbu superkondensatorlarga almashtirsak, smartfonni bir necha soniyalarda quvvatlabgina qolmay, balki bir haftadan ko‘proq foydalanish uchun yetarli bo‘lar edi, dedi tadqiqot guruhi a’zosi Nitin Choudhari OAVga. . Floridalik olimlar ikki o'lchovli material bilan qoplangan millionlab mikrosimlardan superkondensatorlarni yaratadilar. Kabelning simlari elektr tokining juda yaxshi o'tkazgichlari bo'lib, kondansatkichni tez zaryadlash va tushirish imkonini beradi va ularni qoplaydigan ikki o'lchovli material katta miqdorda energiyani saqlashga imkon beradi.
Elektrod materiali sifatida ammiak eritmalarida g'ovakli mis tuzilmalarini ishlab chiqaradigan Eronning Tehron universiteti olimlari biroz o'xshash tushunchaga amal qilishadi. Inglizlar, o'z navbatida, kontakt linzalarida ishlatiladigan jellarni tanlaydilar. Boshqa birov polimerlarni ustaxonaga olib ketdi. Tadqiqotlar va tushunchalar butun dunyo bo'ylab cheksizdir.
Ishtirok etgan olimlar ELECTROGRAPH loyihasi Yevropa Ittifoqi tomonidan moliyalashtirilgan (Superkapasitor ilovalari uchun grafenga asoslangan elektrodlar) grafen elektrod materiallarini ommaviy ishlab chiqarish va xona haroratida ekologik toza ionli suyuqlik elektrolitlarini qo'llash ustida ishlamoqda. Olimlar buni kutishmoqda grafen faollashtirilgan uglerodni almashtiradi (AC) superkondensatorlarning elektrodlarida ishlatiladi.
Tadqiqotchilar bu erda grafit oksidlarini ishlab chiqarishdi, ularni grafen varaqlariga bo'lishdi va keyin varaqlarni superkondensatorga joylashtirdilar. AC elektrodlari bilan solishtirganda, grafen elektrodlari yaxshi yopishtiruvchi xususiyatlarga va yuqori energiya saqlash qobiliyatiga ega.
Yo'lovchilarga chiqish - tramvay zaryad olmoqda
Tadqiqot markazlari tadqiqot va prototip yaratish bilan shug'ullanadi va xitoyliklar superkondensatorlarni amaliyotga tatbiq etishdi. Xunan provinsiyasining Chjuchjou shahri yaqinda Xitoyda ishlab chiqarilgan birinchi superkondensatorlar (2) bilan ishlaydigan tramvayni taqdim etdi, bu esa havo liniyasini talab qilmaydi. Tramvay bekatlarda o‘rnatilgan pantograflar yordamida harakatlanadi. To'liq zaryad taxminan 30 soniya davom etadi, shuning uchun u yo'lovchilarni minish va tushirish paytida sodir bo'ladi. Bu transport vositasiga tashqi quvvatsiz 3-5 km masofani bosib o'tish imkonini beradi, bu keyingi bekatga yetib borish uchun etarli. Bundan tashqari, u tormozlashda energiyaning 85% gacha tiklanadi.
Superkondensatorlardan amaliy foydalanish imkoniyatlari juda ko'p - energiya tizimlari, yonilg'i xujayralari, quyosh batareyalaridan tortib elektr transport vositalarigacha. So'nggi paytlarda mutaxassislar e'tiborini gibrid elektr transport vositalarida superkondensatorlardan foydalanishga qaratmoqda. Polimer diafragma yonilg'i xujayrasi superkondensatorni zaryad qiladi, so'ngra dvigatelni quvvatlantirish uchun ishlatiladigan elektr energiyasini saqlaydi. SC ning tez zaryadlash / tushirish davrlari deyarli bir xil ishlashni ta'minlab, yonilg'i xujayrasining kerakli maksimal quvvatini yumshatish uchun ishlatilishi mumkin.
Aftidan, biz allaqachon superkondensator inqilobi ostonasida turibmiz. Tajriba shuni ko'rsatadiki, chalkashmaslik va qo'lingizda zaryadsizlangan eski batareya bilan qolib ketmaslik uchun haddan tashqari ishtiyoqni cheklash kerak.
