Оё суперконденсаторҳо метавонанд батареяҳоро дар мошинҳои барқӣ иваз кунанд?

Мошинҳои барқӣ ва гибридҳо дар зеҳни автомобилгарди муосир ҳамчун даври нав дар эволютсияи мошинҳо мустаҳкам ҷой гирифтаанд. Дар муқоиса бо моделҳои муҷаҳҳаз бо ICE, ин мошинҳо афзалиятҳо ва нуқсонҳои худро доранд.

Афзалиятҳо ҳамеша фаъолияти ором ва инчунин мавҷуд набудани ифлосшавӣ дар вақти ронандагиро дар бар мегиранд (гарчанде ки имрӯз як батарея барои автомобилҳои электрикӣ муҳити зистро зиёда аз 30 соли истифодаи як муҳаррики дизелӣ олуда мекунад).

Камбудии асосии мошинҳои барқӣ зарурати пур кардани батарея мебошад. Вобаста ба ин, истеҳсолкунандагони пешбари мошинҳо вариантҳои гуногуни зиёд кардани мӯҳлати истифодаи батарея ва зиёд кардани фосилаи байни зарядҳоро таҳия мекунанд. Яке аз ин вариантҳо истифодаи суперконденсаторҳо мебошад.

Ин технологияро бо мисоли саноати нави мошинсозӣ - Lamborghini Sian баррасӣ кунед. Афзалиятҳо ва нуқсонҳои ин рушд дар чист?

Навигарӣ дар бозори мошинҳои барқӣ

Вақте ки Lamborghini ба коркарди гибрид оғоз мекунад, шумо итминон дошта метавонед, ки он на танҳо версияи тавонои Toyota Prius нахоҳад буд.

Sian, дебюти ширкати барқсозии Итолиё, аввалин мошини гибридии истеҳсолӣ мебошад (63 адад бузург аст), ки ба ҷои батареяҳои литий-ион суперконденсаторҳоро истифода мекунад.

Бисёре аз физикҳо ва муҳандисон боварӣ доранд, ки инҳо калидҳои ҳаракатнокии оммавии электрикӣ мебошанд, на батареяҳои литий-ион. Сиан инҳоро барои нигоҳ доштани нерӯи барқ ​​истифода мебарад ва дар ҳолати зарурӣ онро ба муҳаррики хурди электрикии худ медиҳад.

Афзалиятҳои суперконденсаторҳо

Суперконденсаторҳо энергияро нисбат ба аккумуляторҳои муосир хеле зудтар барқ ​​медиҳанд ва хориҷ мекунанд. Ғайр аз он, онҳо метавонанд ба давраҳои заряднокӣ ва холӣкунӣ бе аз даст додани қобилият тоб оранд.

Дар мавриди Sian, суперконденсатор як мотори барқии 25 киловаттро идора мекунад, ки дар қуттии редуктор насб шудааст. Он метавонад такони иловагиро ба муҳаррики дарунсохти дарунии 6,5 қувваи 12-литрии V785 тақвият диҳад ё худ ҳангоми кор фармудани мошинҳои пастсуръат, аз қабили таваққуф, худрави варзиширо мустақилона идора кунад.

Азбаски барқдиҳӣ хеле зуд аст, ин гибридро ба васлаки деворӣ ё истгоҳи барқдиҳӣ васл кардан лозим нест. Суперконденсаторҳо ҳар вақте, ки мошин тормоз медиҳад, пурра заряд мегиранд. Гибридҳои батарея инчунин барқарорсозии энергияи тормозиро доранд, аммо он суст аст ва танҳо қисман барои васеъ кардани доираи барқ ​​мусоидат мекунад.

Суперконденсатор боз як корти хеле калон дорад: вазн. Дар Lamborghini Sian, тамоми система - муҳаррики электрикӣ ва конденсатор - ба вазн ҳамагӣ 34 килограмм илова мекунад. Дар ин сурат афзоиши иктидор 33,5 кувваи аспро ташкил медихад. Барои муқоиса, танҳо як батареяи Renault Zoe (бо иқтидори 136 қувваи асп) тақрибан 400 кг вазн дорад.

Камбудиҳои суперконденсаторҳо

Албатта, суперконденсаторҳо низ дар муқоиса бо батареяҳо камбудиҳо доранд. Бо мурури замон, онҳо энергияро бадтар ҷамъ мекунанд - агар Сиан як ҳафта савор нашуда бошад, дар конденсатор энергия боқӣ намемонад. Аммо роҳҳои ҳалли ин мушкилот низ вуҷуд доранд. Lamborghini бо Донишкадаи технологии Массачусетс (MIT) кор мекунад, то модели соф электрикӣ дар асоси суперконденсаторҳо, консепсияи машҳури Terzo Millenio (Ҳазораи сеюм) эҷод кунад.

бст

Зимнан, Lamborghini, ки таҳти сарпарастии Volkswagen Group аст, ягона ширкате нест, ки дар ин самт таҷриба мекунад. Моделҳои гибридии Peugeot солҳо боз суперконденсаторҳоро истифода мебаранд, ба монанди моделҳои сӯзишвории гидрогении Toyota ва Honda. Истеҳсолкунандагони Чин ва Корея онҳоро дар автобусҳои барқӣ ва мошинҳои боркаш насб мекунанд. Ва соли гузашта, Тесла Максвелл Электроникс, яке аз бузургтарин истеҳсолкунандагони суперконденсаторҳои ҷаҳонро харид, ин нишонаи дақиқи он аст, ки ҳадди аққал Элон Маск ба ояндаи технология бовар дорад.

7 далели асосӣ барои фаҳмидани суперконденсаторҳо

1 Чӣ тавр батареяҳо кор мекунанд

Технологияи батарея яке аз чизҳоест, ки мо кайҳо боз дар бораи он ки чӣ тавр кор карданаш фикр намекунем. Аксарияти одамон тасаввур мекунанд, ки ҳангоми пур кардани барқ, мо танҳо ба батарея қувваи барқро "мерезем", мисли об ба шиша.

Аммо батарея қувваи барқро мустақиман нигоҳ намедорад, балки онро танҳо дар ҳолати зарурӣ тавассути реаксияи химиявии байни ду электрод ва моеъ (аксаран) ҷудо мекунад, ки онҳоро электролит меноманд. Дар ин реаксия моддаҳои кимиёвӣ дар он ба дигарон табдил меёбанд. Дар рафти ин процесс кувваи электр хосил мешавад. Вақте ки онҳо пурра табдил меёбанд, реаксия қатъ мешавад - батарея холӣ мешавад.

Бо вуҷуди ин, бо батареяҳои барқгиранда, аксуламал метавонад дар самти муқобил низ рух диҳад - вақте ки шумо онро пур мекунед, энергия раванди баръаксро оғоз мекунад, ки моддаҳои кимиёвии аслиро барқарор мекунад. Ин метавонад садҳо ё ҳазорҳо маротиба такрор шавад, аммо ногузир талафот вуҷуд дорад. Бо мурури замон, дар электродҳо моддаҳои паразитӣ ҷамъ мешаванд, аз ин рӯ мӯҳлати батарея маҳдуд аст (одатан аз 3000 то 5000 давра).

2 Чӣ тавр конденсаторҳо кор мекунанд

Дар конденсатор ягон реаксияи химиявӣ ба амал намеояд. Зарядҳои мусбат ва манфӣ танҳо тавассути барқи статикӣ тавлид мешаванд. Дар дохили конденсатор ду заррини металлии ноқил мавҷуданд, ки бо маводи изолятсионӣ диэлектрик ном доранд.

Нархгузорӣ ба молидани тӯб ба свитери пашмин хеле монанд аст, то ки он бо нерӯи барқи статикӣ часпад. Дар зарфҳо зарядҳои мусбат ва манфӣ ҷамъ мешаванд ва ҷудосози байни онҳо, ки монеъи тамос шудани онҳо намешавад, дарвоқеъ воситаи захираи энергия аст. Конденсаторро ҳатто миллион маротиба бидуни гум кардани зарфият заряднок ва холӣ кардан мумкин аст.

3 Суперконденсаторҳо чистанд

Конденсаторҳои анъанавӣ барои нигоҳ доштани энергия хеле хурд мебошанд - одатан бо микрофарадҳо (миллионҳо фарадҳо) чен карда мешаванд. Ин аст, ки чаро суперконденсаторҳо дар солҳои 1950 ихтироъ карда шуданд. Дар калонтарин вариантҳои саноатии онҳо, ки аз ҷониби ширкатҳои Maxwell Technologies истеҳсол карда мешаванд, иқтидор ба якчанд ҳазор фарад мерасад, яъне 10-20% иқтидори батареяи литий-ионӣ.

4 Чӣ тавр суперконденсаторҳо кор мекунанд

Баръакси конденсаторҳои муқаррарӣ, диэлектрик вуҷуд надорад. Ба ҷои ин, ду плита дар як электролит ғарқ карда мешаванд ва бо қабати хеле тунуки изолятсия ҷудо карда мешаванд. Иқтидори суперконденсатор воқеан зиёд мешавад, зеро майдони ин плитаҳо зиёд мешавад ва масофаи байни онҳо кам мешавад. Барои зиёд кардани масоҳати рӯи онҳо, онҳо дар айни замон бо маводи ковокӣ, аз қабили нанотубаҳои карбон пӯшонида шудаанд (ба андозае хурд, ки 10 миллиарди онҳо дар як см мураббаъ ҷойгиранд). Сепаратор метавонад танҳо як молекула ғафс бо қабати графен бошад.

Барои фаҳмидани фарқ, беҳтараш барқро об ҳисоб кунед. Он гоҳ конденсатори оддӣ ба дастмоле коғазӣ монанд мешавад, ки метавонад миқдори маҳдудро аз худ кунад. Суперконденсатор исфанҷи ошхона дар мисол аст.

5 Батареяҳо: Тарафҳо ва Тарафҳо

Батареяҳо як бартарии назаррас доранд - зичии баланди энергия, ки ба онҳо имкон медиҳад, ки миқдори нисбатан зиёди энергияро дар як обанбори хурд нигоҳ доранд.

Бо вуҷуди ин, онҳо инчунин камбудиҳои зиёде доранд - вазни вазнин, мӯҳлати маҳдуд, пуркунии суст ва интиқоли нисбатан сусти энергия. Гайр аз ин, барои истехсоли онхо металлхои захрнок ва дигар моддахои хавфнок истифода мешаванд. Батареяҳо танҳо дар доираи танги ҳарорат самараноканд, аз ин рӯ онҳоро аксар вақт хунук кардан ё гарм кардан лозим аст, ки самаранокии баланди онҳоро коҳиш медиҳад.

6 Supercapacitors: Тарафҳои мусбат ва манфӣ

Суперконденсаторҳо нисбат ба батареяҳо хеле сабуктаранд, ҳаёти онҳо ба таври қобили муқоиса дарозтар аст, онҳо ҳеҷ гуна моддаҳои хатарнокро талаб намекунанд, онҳо қариб як лаҳза энергияро барқ ​​​​мебаранд ва хориҷ мекунанд. Азбаски онҳо қариб муқовимати дохилӣ надоранд, онҳо барои фаъолият энергия сарф намекунанд - самаранокии онҳо 97-98% аст. Суперконденсаторҳо дар тамоми диапазон аз -40 то +65 дараҷа бе инҳирофоти назаррас кор мекунанд.

Камбудӣ дар он аст, ки онҳо нисбат ба батареяҳои литий-ион ба таври назаррас камтар энергия захира мекунанд.

7 Мундариҷаи нав

Ҳатто пешрафтатарин суперконденсаторҳои муосир батареяҳои мошинҳои барқиро пурра иваз карда наметавонанд. Аммо бисёр олимон ва ширкатҳои хусусӣ барои такмили онҳо кор мекунанд. Масалан, дар Британияи Кабир Супердиэлектрикс бо як мавод кор мекунад, ки ибтидо барои истеҳсоли линзаҳои тамос таҳия шудааст.

Skeleton Technologies бо графен, як шакли аллотропии карбон кор мекунад. Як қабати ғафсии як атом аз пӯлоди пурқувват 100 маротиба мустаҳкамтар аст ва танҳо 1 грамми он метавонад 2000 метри мураббаъро фаро гирад. Ширкат суперконденсаторҳои графенро дар вагонҳои муқаррарии дизелӣ насб кард ва 32% сарфаи сӯзишворӣ ба даст овард.

Сарфи назар аз он, ки суперконденсаторҳо то ҳол батареяро пурра иваз карда наметавонанд, имрӯз дар рушди ин технология тамоюли мусбат ба назар мерасад.

Саволу ҷавобҳо:

Суперконденсатор чӣ гуна кор мекунад? Он ба мисли конденсатори иқтидори баланд кор мекунад. Дар он қувваи барқ ​​​​бо сабаби статикӣ ҳангоми поляризатсияи электролит ҷамъ мешавад. Гарчанде ки ин дастгоҳи электрохимиявӣ аст, дар он ҳеҷ гуна реаксияи химиявӣ сурат намегирад.

Суперконденсатор барои чӣ кор мекунад? Суперконденсаторҳо барои нигоҳдории энергия, моторҳои оғозёбӣ, дар мошинҳои гибридӣ ҳамчун манбаи ҷараёни кӯтоҳмуддат истифода мешаванд.

Суперконденсатор аз намудҳои гуногуни батарея чӣ фарқ дорад? Батарея қодир аст, ки тавассути як реаксияи химиявӣ худаш нерӯи барқ ​​тавлид кунад. Суперконденсатор танҳо энергияи баровардашударо нигоҳ медорад.

Ionistor дар куҷо истифода мешавад? Конденсаторҳои камиқтидор дар чароғакҳо (комилан разряд мекунанд) ва дар ҳама гуна системаҳое истифода мешаванд, ки миқдори зиёди давраҳои разряд / барқро талаб мекунанд.