Суперкондензатори - супер и чак ултра
Питање ефикасности батерије, брзине, капацитета и сигурности сада постаје један од главних глобалних проблема. У смислу да неразвијеност у овој области прети да стагнира читаву нашу техничку цивилизацију.
Недавно смо писали о експлозији литијум-јонских батерија у телефонима. Њихов још увек незадовољавајући капацитет и споро пуњење сигурно су више пута изнервирали Елона Маска или било ког другог ентузијаста електричних возила. Већ дуги низ година слушамо о разним иновацијама у овој области, али још увек нема искорака који би дао нешто боље у свакодневној употреби. Међутим, већ неко време се увелико говори о томе да се батерије могу заменити кондензаторима који се брзо пуне, односно њиховом „супер“ верзијом.
Зашто се обични кондензатори не надају продору? Одговор је једноставан. Килограм бензина је отприлике 4. киловат-часа енергије. Батерија у моделу Тесла има око 30 пута мање енергије. Килограм масе кондензатора је само 0,1 кВх. Није потребно објашњавати зашто обични кондензатори нису погодни за нову улогу. Капацитет модерне литијум-јонске батерије морао би бити неколико стотина пута већи.
Суперкондензатор или ултракондензатор је врста електролитског кондензатора који у поређењу са класичним електролитичким кондензаторима има изузетно високу електричну капацитивност (реда неколико хиљада фарада), са радним напоном од 2-3 В. Највећа предност суперкондензатора је веома кратко време пуњења и пражњења у поређењу са другим уређајима за складиштење енергије (нпр. батерије). Ово вам омогућава да повећате напајање до 10 кВ по килограму тежине кондензатора.
Један од модела ултракондензатора доступних на тржишту.
Достигнућа у лабораторијама
Последњи месеци донели су много информација о новим прототиповима суперкондензатора. Крајем 2016. сазнали смо, на пример, да је група научника са Универзитета Централне Флориде креирала нови процес за стварање суперкондензатора, штеди више енергије и издржава више од 30 КСНУМКС. циклуси пуњења/пражњења. Ако бисмо батерије заменили овим суперкондензаторима, не само да бисмо могли да напунимо паметни телефон за неколико секунди, већ би то било довољно за више од недељу дана коришћења, рекао је медијима Нитин Цховдхари, члан истраживачког тима. . . Научници са Флориде стварају суперкондензаторе од милиона микрожица обложених дводимензионалним материјалом. Жице кабла су веома добри проводници електричне енергије, омогућавајући брзо пуњење и пражњење кондензатора, а дводимензионални материјал који их покрива омогућава складиштење великих количина енергије.
Научници са Универзитета у Техерану у Ирану, који производе порозне структуре бакра у растворима амонијака као материјала за електроде, придржавају се донекле сличног концепта. Британци се, пак, одлучују за гелове попут оних који се користе у контактним сочивима. Неко други је однео полимере у радионицу. Истраживања и концепти су бескрајни широм света.
Научници укључени у пројекат ЕЛЕКТРОГРАФ (Грапхен-Басед Елецтродес фор Суперцапацитор Апплицатионс), финансиран од стране ЕУ, ради на масовној производњи материјала за графенске електроде и примени еколошки прихватљивих јонских течних електролита на собној температури. Научници то очекују графен ће заменити активни угаљ (АЦ) се користи у електродама суперкондензатора.
Истраживачи су овде произвели графитне оксиде, поделили их на листове графена, а затим уградили листове у суперкондензатор. У поређењу са електродама на бази наизменичне струје, графенске електроде имају боља својства лепљења и већи капацитет складиштења енергије.
Укрцавање путника - трамвај се наплаћује
Истраживачки центри се баве истраживањем и израдом прототипа, а Кинези су суперкондензаторе увели у праксу. Град Џуџоу, у провинцији Хунан, недавно је представио први трамвај кинеске производње који покреће суперкондензатори (2), што значи да му није потребан надземни вод. Трамвај се покреће пантографима постављеним на стајалиштима. Пуно пуњење траје око 30 секунди, тако да се одвија током укрцавања и искрцавања путника. Ово омогућава возилу да пређе 3-5 км без спољног напајања, што је довољно да стигне до следеће станице. Поред тога, враћа до 85% енергије приликом кочења.
Могућности за практичну употребу суперкондензатора су бројне – од енергетских система, горивних ћелија, соларних ћелија до електричних возила. Недавно је пажња стручњака прикована за употребу суперкондензатора у хибридним електричним возилима. Горивна ћелија са полимерном дијафрагмом пуни суперкондензатор, који затим складишти електричну енергију која се користи за напајање мотора. Брзи циклуси пуњења/пражњења СЦ-а могу се користити за изглађивање потребне вршне снаге горивне ћелије, обезбеђујући скоро уједначене перформансе.
Чини се да смо већ на прагу револуције суперкондензатора. Искуство, међутим, показује да је вредно обуздати вишак ентузијазма како се не бисте збунили и не бисте остали са испражњеним старим акумулатором у рукама.
