Supercapacitors - супер ва ҳатто ултра
Масъалаи самаранокии батарея, суръат, иқтидор ва бехатарӣ ҳоло ба яке аз мушкилоти асосии ҷаҳонӣ табдил ёфтааст. Ба он маъно, ки сусттараккиёт дар ин соха ба рукуди тамоми тамаддуни техникии мо тахдид мекунад.
Мо ба наздикӣ дар бораи таркиши батареяҳои литий-ион дар телефонҳо навиштем. Иқтидори то ҳол ғайриқаноатбахш ва пуркунии сусти онҳо бешубҳа Элон Маск ё дигар дӯстдорони мошинҳои барқиро на як бор ба хашм овардааст. Мо солҳои зиёд дар бораи навовариҳои гуногун дар ин соҳа мешунавем, аммо то ҳол ягон пешрафте нест, ки дар истифодаи ҳамарӯза чизи беҳтаре диҳад. Бо вуҷуди ин, чанд вақт аст, ки дар бораи он, ки батареяҳоро бо конденсаторҳои пурқувват, дурусттараш, версияи «супер»-и онҳо иваз кардан мумкин аст, бисёр сухан меравад.
Чаро конденсаторҳои оддӣ ба пешрафт умед надоранд? Ҷавоб оддӣ аст. Як килограмм бензин такрибан 4. киловатт-соат энергияро ташкил медихад. Батарея дар модели Tesla тақрибан 30 маротиба камтар энергия дорад. Як килограмм массаи конденсатор ҳамагӣ 0,1 кВт/соат аст. Шарҳ додан лозим нест, ки чаро конденсаторҳои оддӣ барои нақши нав мувофиқ нестанд. Иқтидори батареяи литий-ионии муосир бояд якчандсад маротиба зиёдтар бошад.
Суперконденсатор ё ультраконденсатор як намуди конденсаторҳои электролитӣ мебошад, ки нисбат ба конденсаторҳои электролитикии классикӣ дорои иқтидори хеле баланди электрикӣ (бо тартиби чанд ҳазор фарад) бо шиддати корӣ 2-3 В мебошад. Бартарии бузургтарини суперконденсаторҳо ин аст вақти хеле кӯтоҳи пуркунии барқ ва барқ нисбат ба дигар дастгоҳҳои нигоҳдории энергия (масалан, батареяҳо). Ин ба шумо имкон медиҳад, ки қувваи барқро зиёд кунед 10 кВт дар як килограмм вазни конденсатор.
Яке аз моделҳои ultracapacitors дар бозор дастрас аст.
Комьёбихо дар лабораторияхо
Моҳҳои охир дар бораи прототипҳои нави суперконденсаторҳо маълумоти зиёде оварданд. Дар охири соли 2016, мо, масалан, фаҳмидем, ки як гурӯҳи олимони Донишгоҳи марказии Флорида раванди нав барои эҷоди суперконденсаторҳо, сарфаи бештари энергия ва тобовар ба зиёда аз 30 XNUMX. давраҳои барқ / разряд. Агар мо батареяҳоро бо ин суперконденсаторҳо иваз мекардем, мо на танҳо метавонистем смартфонро дар сонияҳо пур кунем, балки ин барои беш аз як ҳафтаи истифода кофӣ хоҳад буд, гуфт Нитин Чоудхари, узви гурӯҳи тадқиқотӣ, ба расонаҳо. . . Олимони Флорида аз миллионҳо микросимҳо, ки бо маводи дученака фаро гирифта шудаанд, суперконденсаторҳо месозанд. Торхои кабел гузарони-дани кувваи электр хеле хуб буда, барои тез заряднок ва холй кардани конденсатор имконият медиханд ва материалхои ду-чархае, ки онхоро рупуш мекунанд, барои нигох доштани микдори зиёди энергия имконият медихад.
Донишмандони Донишгоҳи Теҳрони Эрон, ки дар маҳлулҳои аммиак ҳамчун маводи электрод сохторҳои миси ковок истеҳсол мекунанд, ба як консепсияи то ҳадде шабеҳ пайравӣ мекунанд. Дар навбати худ, бритониёиҳо гелҳоро интихоб мекунанд, ба монанди онҳое, ки дар линзаҳои контактӣ истифода мешаванд. Дигар кас полимерхоро ба цех бурд. Тадқиқот ва консепсияҳо дар саросари ҷаҳон беохиранд.
Олимон, ки дар лоиҳаи ELECTROGRAPH (Электродҳои ба графен асосёфта барои барномаҳои суперконденсатор), ки аз ҷониби Иттиҳоди Аврупо маблағгузорӣ мешавад, дар истеҳсоли оммавии маводи электроди графен ва татбиқи электролитҳои моеъи ионии аз ҷиҳати экологӣ тоза дар ҳарорати хонагӣ кор кардааст. Олимон инро интизоранд графен карбони фаъолшударо иваз мекунад (AC) дар электродҳои суперконденсаторҳо истифода мешавад.
Муҳаққиқон дар ин ҷо оксидҳои графит истеҳсол карданд, онҳоро ба варақҳои графен тақсим карданд ва сипас варақҳоро ба суперконденсатор ҷойгир карданд. Дар муқоиса бо электродҳои ба AC асосёфта, электродҳои графен хосиятҳои беҳтари илтиёмӣ ва қобилияти нигоҳдории энергияи баландтар доранд.
Ба мусофирон савор шудан - трамвай пур карда мешавад
Марказҳои тадқиқотӣ ба тадқиқот ва прототипсозӣ машғуланд ва чиниҳо суперконденсаторҳоро дар амал татбиқ карданд. Шаҳри Чжучжоуи музофоти Ҳунан ба наздикӣ аввалин трамвайи истеҳсоли Чинро муаррифӣ кард, ки бо суперконденсаторҳо (2) кор мекунад, ки ин маънои онро дорад, ки барои он хатти ҳавоӣ лозим нест. Трамвай ба воситаи пантографхое, ки дар истгоххо гузошта шудаанд, харакат мекунанд. Заруркунии пурра тақрибан 30 сонияро мегирад, бинобар ин он ҳангоми савор шудан ва фаровардани мусофирон сурат мегирад. Ин имкон медихад, ки мошин бе кувваи берунй 3—5 километр рох тай кунад, ки ин барои расидан ба истгохи дигар кифоя аст. Илова бар ин, ҳангоми тормозкунӣ то 85% энергияро барқарор мекунад.
Имкониятҳои истифодаи амалии суперконденсаторҳо зиёданд - аз системаҳои энергетикӣ, ҳуҷайраҳои сӯзишворӣ, ҳуҷайраҳои офтобӣ то мошинҳои электрикӣ. Вақтҳои охир таваҷҷӯҳи мутахассисонро ба истифодаи суперконденсаторҳо дар мошинҳои гибридии электрикӣ ҷалб кард. Як ҳуҷайраи сӯзишвории полимерии диафрагма як суперконденсаторро пур мекунад, ки он гоҳ энергияи барқро барои муҳаррик истифода мебарад. Давраҳои пуркунии зуд/разряди SC-ро барои ҳамвор кардани қувваи қуллаи зарурии ҳуҷайраи сӯзишворӣ истифода бурдан мумкин аст ва иҷрои тақрибан якхеларо таъмин мекунад.
Чунин ба назар мерасад, ки мо аллакай дар остонаи инқилоби суперконденсатор ҳастем. Бо вуҷуди ин, таҷриба нишон медиҳад, ки аз ҳад зиёд шавқу ҳавасро нигоҳ доштан лозим аст, то ошуфта нашавед ва дар дасти шумо батареяи кӯҳнаи холӣ намонед.
