Supercapacitors - super agus eadhon ultra

Tha cùis èifeachdas bataraidh, astar, comas agus sàbhailteachd a-nis air fàs mar aon de na prìomh dhuilgheadasan cruinneil. Leis gu bheil fo-leasachadh san raon seo a’ bagairt ar sìobhaltachd theicnigeach gu lèir a stad.

Sgrìobh sinn o chionn ghoirid mu bhith a’ spreadhadh bataraidhean lithium-ion ann am fònaichean. Tha an comas fhathast neo-thaitneach agus an cosgais slaodach gu cinnteach air dragh a chuir air Elon Musk no neach sam bith eile a tha dèidheil air carbad dealain barrachd air aon uair. Tha sinn air a bhith a’ cluinntinn mu dhiofar innleachdan san raon seo airson grunn bhliadhnaichean, ach chan eil adhartas ann fhathast a bheireadh rudeigin nas fheàrr ann an cleachdadh làitheil. Ach, airson ùine a-nis tha mòran air a bhith a 'bruidhinn mu dheidhinn gum faodar bataraidhean a chuir an àite le luchd-gleidhidh luath, no an dreach "super" aca.

Carson nach eil luchd-gleidhidh àbhaisteach an dòchas adhartas? Tha am freagairt sìmplidh. Tha cileagram de gasoline timcheall air 4. kilowatt-uairean de lùth. Tha timcheall air 30 uair nas lugha de lùth aig a’ bhataraidh ann am modal Tesla. Tha cileagram de tomad capacitor dìreach 0,1 kWh. Chan eil feum air mìneachadh carson nach eil capacitors àbhaisteach freagarrach airson dreuchd ùr. Dh'fheumadh comas bataraidh lithium-ion an latha an-diugh a bhith ceudan tursan nas motha.

Is e seòrsa de capacitor electrolytic a th’ ann an supercapacitor no ultracapacitor a tha, an taca ri capacitors electrolytic clasaigeach, aig a bheil comas dealain fìor àrd (air òrdugh grunn mhìltean farads), le bholtadh obrachaidh de 2-3 V. Is e am buannachd as motha de supercapacitors amannan cosgais is sgaoilidh glè ghoirid an coimeas ri innealan stòraidh lùtha eile (m.e. bataraidhean). Leigidh seo le cumhachd àrdachadh suas gu 10 kW gach cileagram de chuideam capacitor.

Aon de na modailean de ultracapacitors a tha ri fhaotainn air a 'mhargaid.

Coileanaidhean ann an deuchainn-lannan

Tha na mìosan a chaidh seachad air tòrr fiosrachaidh a thoirt a-steach mu dheidhinn prototypes supercapacitor ùra. Aig deireadh 2016, dh'ionnsaich sinn, mar eisimpleir, gun do chruthaich buidheann de luchd-saidheans bho Oilthigh Central Florida pròiseas ùr airson supercapacitors a chruthachadh, a 'sàbhaladh barrachd lùth agus a' seasamh an aghaidh barrachd air 30 XNUMX. cearcallan cosgais/sgaoilidh. Nan cuireadh sinn na bataraidhean sin an àite nan supercapacitors, chan e a-mhàin gum biodh e comasach dhuinn fòn cliste a ghearradh ann an diogan, ach bhiodh sin gu leòr airson còrr air seachdain de chleachdadh, thuirt Nitin Chowdhary, ball den sgioba rannsachaidh, ris na meadhanan. . Bidh luchd-saidheans Florida a’ cruthachadh supercapacitors bho mhilleanan de mhicro-uèir còmhdaichte le stuth dà-thaobhach. Tha iallan a ’chàball nan luchd-stiùiridh dealain fìor mhath, a’ ceadachadh cosgais luath agus sgaoileadh an capacitor, agus tha an stuth dà-mheudach a tha gam còmhdach a ’ceadachadh tòrr lùth a stòradh.

Bidh luchd-saidheans bho Oilthigh Tehran ann an Ioran, a bhios a’ dèanamh structaran copair porous ann am fuasglaidhean ammonia mar stuth electrode, a’ cumail ri bun-bheachd car coltach. Bidh na Breatannaich, an uair sin, a’ roghnachadh gels mar an fheadhainn a thathas a’ cleachdadh ann an lionsan conaltraidh. Thug cuideigin eile na polymers dhan bhùth-obrach. Tha rannsachadh agus bun-bheachdan gun chrìoch air feadh an t-saoghail.

Luchd-saidheans an sàs ann an Pròiseact ELECTROGRAPH (Electrones stèidhichte air Graphene airson Iarrtasan Supercapacitor), air a mhaoineachadh leis an EU, air a bhith ag obair air cinneasachadh mòr de stuthan electrode graphene agus cuir an sàs electrolytes lionn ionic a tha càirdeil don àrainneachd aig teòthachd an t-seòmair. Tha luchd-saidheans an dùil sin Thèid graphene a chuir an àite carbon gnìomhaichte (AC) air a chleachdadh ann an electrodes supercapacitors.

Rinn an luchd-rannsachaidh ocsaidean grafait an seo, gan roinn ann an siotaichean graphene, agus an uairsin chuir iad a-steach na siotaichean a-steach do supercapacitor. An coimeas ri electrodan stèidhichte air AC, tha feartan adhesive nas fheàrr aig electrodan graphene agus comas stòraidh lùth nas àirde.

Luchd-siubhail air bòrd - tha an tram a’ togail cosgais

Tha ionadan rannsachaidh an sàs ann an rannsachadh agus prototyping, agus tha na Sìonaich air supercapacitors a chuir an gnìomh. Dh’ fhoillsich baile-mòr Zhuzhou, Roinn Hunan, o chionn ghoirid a’ chiad trama dèanta ann an Sìona le cumhachd supercapacitors (2), a tha a’ ciallachadh nach eil feum air loidhne os cionn. Tha an tram air a stiùireadh le pantographs air an stàladh aig stadan. Bidh cosgais iomlan a 'toirt timcheall air 30 diog, agus mar sin bidh e a' tachairt nuair a bhios luchd-siubhail a 'dol air bòrd agus a' tighinn air tìr. Leigidh seo leis a’ charbad siubhal 3-5 km gun chumhachd a-muigh, a tha gu leòr airson faighinn chun ath stad. A bharrachd air an sin, bidh e a’ faighinn air ais suas ri 85% de lùth nuair a bhios e a’ breiceadh.

Tha mòran chothroman ann airson cleachdadh practaigeach de supercapacitors - bho shiostaman lùtha, ceallan connaidh, ceallan grèine gu carbadan dealain. O chionn ghoirid, chaidh aire eòlaichean a tharraing gu cleachdadh supercapacitors ann an carbadan dealain tar-chinealach. Bidh cealla connaidh diaphragm polymer a’ cosg supercapacitor, a bhios an uairsin a’ stòradh lùth dealain a thèid a chleachdadh gus cumhachd a thoirt do einnsean. Faodar na cuairtean cosgais / sgaoilidh luath den SC a chleachdadh gus an ìre as àirde de chumhachd cealla connaidh a rèiteachadh, a’ toirt seachad coileanadh cha mhòr co-ionann.

Tha e coltach gu bheil sinn mu thràth air stairsneach an ar-a-mach supercapacitor. Tha eòlas a 'sealltainn, ge-tà, gum b' fhiach stad a chur air cus dealas gus nach bi thu troimh-chèile agus nach bi thu air fhàgail le seann bataraidh sgaoilte nad làmhan.