An urrainn do supercapacitors bataraidhean a chuir an àite ann an carbadan dealain?

Tha càraichean dealain agus hibridan freumhaichte gu làidir ann an inntinnean an draibhear ùr-nodha mar chuairt ùr ann an mean-fhàs charbadan. An coimeas ri modalan le uidheamachd ICE, tha na buannachdan agus na h-eas-bhuannachdan aca fhèin aig na carbadan sin.

Tha na buannachdan an-còmhnaidh a ’toirt a-steach obrachadh sàmhach, a bharrachd air dìth truailleadh rè an turas (ged a tha an-diugh a’ dèanamh aon bataraidh airson carbad dealain a ’truailleadh na h-àrainneachd còrr is 30 bliadhna de dh’ aon einnsean dìosail).

Is e am prìomh ana-cothrom a tha aig carbadan dealain an fheum air bataraidh a ghearradh. Ann an co-cheangal ri seo, tha prìomh luchd-saothrachaidh chàraichean a ’leasachadh diofar roghainnean airson mar as urrainn dhaibh beatha bataraidh àrdachadh agus an eadar-ama eadar cosgaisean àrdachadh. Is e aon de na roghainnean sin a bhith a ’cleachdadh supercapacitors.

Beachdaich air an teicneòlas seo a ’cleachdadh eisimpleir gnìomhachas càr ùr - Lamborghini Sian. Dè na buannachdan agus eas-bhuannachdan a tha aig an leasachadh seo?

Ùr ann am margaidh nan carbadan dealain

Nuair a thòisicheas Lamborghini a ’sgaoileadh hibrid, faodaidh tu a bhith cinnteach nach e dìreach dreach nas cumhachdaiche den Toyota Prius a bhios ann.

Is e Sian, a ’chiad chompanaidh dealanach Eadailteach, a’ chiad chàr hybrid riochdachaidh (whopping 63) a chleachdas supercapacitors an àite bataraidhean lithium-ion.

Tha mòran de luchd-fiosaig agus innleadairean den bheachd gu bheil grèim aca air gluasad mòr dealain, seach bataraidhean lithium-ion. Bidh Sian a ’cleachdadh iad sin airson dealan a stòradh agus, ma tha sin riatanach, ga bhiathadh don motair dealain bheag aige.

Buannachdan supercapacitors

Bidh supercapacitors a ’cur cosgais agus a’ leigeil a-mach lùth tòrr nas luaithe na a ’mhòr-chuid de bhataraidh ùr-nodha. A bharrachd air an sin, is urrainn dhaibh seasamh fada nas motha de chuairtean cosgais agus leigeil às gun a bhith a ’call comas.

Ann an cùis Sian, bidh an supercapacitor a ’draibheadh ​​motair dealain 25 kilowatt a tha air a thogail a-steach don bhogsa gèar. Faodaidh e aon chuid spionnadh a bharrachd a thoirt don einnsean losgaidh a-staigh 6,5 each-chumhachd 12-liter V785 no an càr spòrs a dhràibheadh ​​leis fhèin rè gluasadan aig astar ìosal leithid pàirceadh.

Leis gu bheil an cosgais gu math luath, chan fheum an hybrid seo a bhith air a phlugadh a-steach do bhalla no stèisean cosgais. Bithear a ’cur cosgais air supercapacitors a h-uile uair a bhios an carbad a’ breiceadh. Bidh hibridan bataraidh cuideachd a ’faighinn lùth ath-bheothachadh, ach tha e slaodach agus chan eil ann ach ann am pàirt a’ cuideachadh le bhith a ’leudachadh an raon dealain.

Tha cairt trompa mòr eile aig an supercapacitor: cuideam. Anns an Lamborghini Sian, tha an siostam gu lèir - an motair dealain agus an capacitor - a ’cur dìreach 34 cileagram ris a’ chuideam. Anns a 'chùis seo, tha an àrdachadh ann an cumhachd 33,5 each-chumhachd. Airson coimeas a dhèanamh, tha am bataraidh Renault Zoe leis fhèin (le 136 each-chumhachd) le cuideam timcheall air 400 kg.

Eas-bhuannachdan supercapacitors

Gu dearbh, tha eas-bhuannachdan aig supercapacitors an coimeas ri bataraidhean. Thar ùine, bidh iad a 'cruinneachadh lùth mòran nas miosa - mura h-eil Sian air marcachd airson seachdain, chan eil lùth air fhàgail anns an capacitor. Ach tha fuasglaidhean comasach air an duilgheadas seo cuideachd. Tha Lamborghini ag obair le Institiùd Teicneòlais Massachusetts (MIT) gus modal dìreach dealain a chruthachadh stèidhichte air supercapacitors, bun-bheachd ainmeil Terzo Millenio (Treas Mìle Bliadhna).

bst

Air an t-slighe, chan e Lamborghini, a tha fo sgèith Buidheann Volkswagen, an aon chompanaidh a tha a ’feuchainn san raon seo. Tha modalan hybrid Peugeot air a bhith a’ cleachdadh supercapacitors airson bhliadhnaichean, mar a tha modalan cealla connaidh hydrogen Toyota agus Honda. Tha luchd-saothrachaidh Sìneach is Coirèanais gan stàladh ann am busaichean dealain agus làraidhean. Agus an-uiridh, cheannaich Tesla Maxwell Electronics, aon den luchd-dèanaidh supercapacitor as motha san t-saoghal, soidhne cinnteach gu bheil co-dhiù Elon Musk a’ creidsinn ann an àm ri teachd an teicneòlais.

7 prìomh fhìrinn airson a bhith a ’tuigsinn supercapacitors

1 Mar a tha bataraidhean ag obair

Is e teicneòlas bataraidh aon de na rudan a tha sinn air a ghabhail mar thabhartas o chionn fhada gun a bhith a’ smaoineachadh air mar a tha e ag obair. Bidh a’ mhòr-chuid de dhaoine a’ smaoineachadh, nuair a bhios sinn a’ cur cosgais, gu bheil sinn dìreach “a’ dòrtadh ”dealan a-steach don bhataraidh, mar uisge a-steach do ghlainne.

Ach cha bhith bataraidh a’ stòradh dealan gu dìreach, ach cha bhith e ga ghineadh ach nuair a bhios feum air le ath-bhualadh ceimigeach eadar dà electrod agus lionn (mar as trice) gan sgaradh, ris an canar electrolyte. Anns an ath-bhualadh seo, tha na ceimigean a tha ann air an tionndadh gu feadhainn eile. Tron phròiseas seo, thèid dealan a chruthachadh. Nuair a tha iad air an tionndadh gu tur, stadaidh an t-ath-bhualadh - tha am bataraidh air a leigeil ma sgaoil.

Ach, le bataraidhean ath-thagraidh, faodaidh an ath-bhualadh tachairt an taobh eile - nuair a chuireas tu cosgais air, bidh an lùth a ’tòiseachadh air a’ phròiseas cùil, a bheir air ais na ceimigean tùsail. Dh’ fhaodadh seo a bhith air ath-aithris ceudan no mìltean de thursan, ach gu do-sheachanta tha call ann. Thar ùine, bidh stuthan dìosganach a’ togail air na dealanan, agus mar sin tha beatha bataraidh cuibhrichte (mar as trice 3000 gu 5000 cearcall).

2 Mar a tha capacitors ag obair

Chan eil ath-bhualadh ceimigeach a ’tachairt anns an condenser. Bithear a ’gineadh cìsean adhartach is àicheil a-mhàin le dealan statach. Taobh a-staigh an capacitor tha dà phlàta meatailt giùlain air an sgaradh le stuth inslitheach ris an canar dielectric.

Tha cosgais glè choltach ri bhith a ’suathadh ball a-steach gu geansaidh clòimhe gus am bi e a’ cumail ri dealan statach. Bidh cosgaisean adhartach is àicheil a ’cruinneachadh anns na truinnsearan, agus tha an dealaiche eatarra, a chuireas stad orra a bhith a’ conaltradh, mar dhòigh air lùth a stòradh. Faodar an capacitor a ghearradh agus a chuir a-mach eadhon millean uair gun a bhith a ’call comas.

3 Dè a th ’ann an supercapacitors

Tha capacitors àbhaisteach ro bheag airson lùth a stòradh - mar as trice air a thomhas ann am microfarads (milleanan de farads). Sin as coireach gun deach supercapacitors a chruthachadh anns na 1950n. Anns na caochlaidhean gnìomhachais as motha aca, air an dèanamh le companaidhean leithid Maxwell Technologies, tha an comas a’ ruighinn grunn mhìltean farads, is e sin, 10-20% de chomas bataraidh lithium-ion.

4 Mar a bhios supercapacitors ag obair

Eu-coltach ri capacitors àbhaisteach, chan eil dielectric ann. An àite sin, tha an dà phlàta air am bogadh ann an electrolyte agus air an sgaradh le còmhdach dìonach tana. Bidh capacitance supercapacitor gu dearbh a ’meudachadh mar a bhios farsaingeachd nan truinnsearan sin a’ dol am meud agus an astar eadar iad a ’dol sìos. Gus farsaingeachd uachdar a mheudachadh, tha iad an-dràsta air an còmhdach le stuthan porous leithid carbon nanotubes (cho beag bìodach gu bheil 10 billean dhiubh ann an aon cm ceàrnagach). Faodaidh an dealaiche a bhith dìreach aon mholacile tiugh le còmhdach de graphene.

Gus an eadar-dhealachadh a thuigsinn, tha e nas fheàrr smaoineachadh air dealan mar uisge. Bhiodh capacitor sìmplidh an uairsin coltach ri searbhadair pàipeir a ghabhas a-steach beagan. Is e an supercapacitor spong a ’chidsin san eisimpleir.

5 Bataraidh: Pros agus Cons

Tha aon bhuannachd chudromach aig bataraidhean - dùmhlachd lùth àrd, a leigeas leotha tòrr lùth a stòradh ann an loch tasgaidh beag.

Ach, tha mòran eas-bhuannachdan aca cuideachd - cuideam trom, beatha cuibhrichte, cosgais slaodach agus sgaoileadh lùth gu ìre mhath slaodach. A bharrachd air an sin, thathas a’ cleachdadh mheatailtean puinnseanta agus stuthan cunnartach eile airson an cinneasachadh. Chan eil bataraidhean èifeachdach ach thairis air raon teòthachd cumhang, agus mar sin feumaidh iad gu tric a bhith air am fuarachadh no air an teasachadh, a’ lughdachadh an àrd-èifeachdais.

6 Supercapacitors: Pros agus Cons

Tha supercapacitors tòrr nas aotroime na bataraidhean, tha am beatha gun choimeas nas fhaide, chan eil feum aca air stuthan cunnartach, bidh iad a ’togail agus a’ leigeil ma sgaoil lùth cha mhòr sa bhad. Leis nach eil cha mhòr an aghaidh taobh a-staigh aca, chan eil iad a 'cleachdadh lùth airson obrachadh - tha an èifeachdas 97-98%. Bidh supercapacitors ag obair gun ghluasadan mòra anns an raon gu lèir bho -40 gu +65 ceum Celsius.

Is e an ana-cothrom gu bheil iad a ’stòradh tòrr nas lugha de lùth na bataraidhean lithium-ion.

7 Susbaint ùr

Chan urrainn eadhon na supercapacitors ùr-nodha as adhartaiche bataraidhean a chuir an àite gu tur ann an carbadan dealain. Ach tha mòran de luchd-saidheans agus companaidhean prìobhaideach ag obair gus an leasachadh. Mar eisimpleir, san RA, tha Superdielectrics ag obair le stuth a chaidh a leasachadh bho thùs airson a bhith a ’dèanamh lionsan conaltraidh.

Tha Skeleton Technologies ag obair le graphene, cruth allotropic de charbon. Tha aon còmhdach aon atom tiugh 100 uair nas làidire na stàilinn àrd-neart, agus faodaidh dìreach 1 gram dheth còmhdach 2000 meatair ceàrnagach. Chuir a’ chompanaidh a-steach supercapacitors graphene ann am bhanaichean àbhaisteach dìosail agus choilean iad sàbhalaidhean connaidh 32%.

A dh ’aindeoin nach urrainn dha supercapacitors fhathast am bataraidh a chuir an àite gu tur, an-diugh tha gluasad adhartach ann an leasachadh an teicneòlais seo.

Ceistean agus Freagairtean:

Ciamar a tha supercapacitor ag obair? Bidh e ag obair san aon dòigh ri àrd capacitance capacitor. Ann, bidh dealan a 'cruinneachadh mar thoradh air statach aig àm polarachadh an electrolyte. Ged is e inneal electrochemical a th’ ann, chan eil freagairt ceimigeach sam bith a’ tachairt ann.

Carson a tha supercapacitor? Bithear a’ cleachdadh supercapacitors airson stòradh lùtha, motaran tòiseachaidh, ann an carbadan tar-chinealach, mar thùsan de shruth geàrr-ùine.

Ciamar a tha supercapacitor eadar-dhealaichte bho dhiofar sheòrsaichean bataraidhean? Bidh am bataraidh comasach air dealan a ghineadh leis fhèin tro ath-bhualadh ceimigeach. Chan eil an supercapacitor a’ stòradh ach an lùth a chaidh a leigeil ma sgaoil.

Càite a bheil an Ionistor air a chleachdadh? Bithear a ’cleachdadh capacitors le comas ìosal ann an flashlights (sgaoileadh gu tur) agus ann an siostam sam bith a dh’ fheumas àireamh mhòr de chuairtean sgaoilidh / cosgais.