Supercapacitors - super ug bisan ultra
Ang isyu sa kahusayan sa baterya, katulin, kapasidad ug kaluwasan nahimo na karon nga usa sa mga nag-unang problema sa kalibutan. Sa diwa nga ang underdevelopment sa niini nga dapit naghulga sa stagnate sa atong tibuok teknikal nga sibilisasyon.
Bag-ohay lang nagsulat kami bahin sa pagbuto sa mga baterya sa lithium-ion sa mga telepono. Ang ilang dili pa katagbawan nga kapasidad ug hinay nga pag-charge siguradong nakapasuko sa Elon Musk o bisan unsang uban nga mahiligon sa electric vehicle labaw sa usa ka beses. Nakadungog na kami bahin sa lainlaing mga inobasyon sa kini nga lugar sa daghang mga tuig, apan wala’y kauswagan nga makahatag usa ka butang nga labi ka maayo sa adlaw-adlaw nga paggamit. Bisan pa, sa pipila ka mga panahon karon adunay daghang mga paghisgot bahin sa kamatuoran nga ang mga baterya mahimong mapulihan sa mga fast-charging capacitor, o hinoon ang ilang "super" nga bersyon.
Ngano nga ang ordinaryong mga capacitor wala maglaum alang sa usa ka kauswagan? Simple ra ang tubag. Ang usa ka kilo nga gasolina kay gibana-bana nga 4. kilowatt-hours nga enerhiya. Ang baterya sa Tesla nga modelo adunay mga 30 ka beses nga mas gamay nga enerhiya. Ang usa ka kilo sa capacitor mass kay 0,1 kWh lang. Dili kinahanglan nga ipasabut kung ngano nga ang ordinaryong mga capacitor dili angay alang sa usa ka bag-ong papel. Ang kapasidad sa usa ka modernong lithium-ion nga baterya kinahanglan nga pila ka gatos ka pilo nga mas dako.
Ang usa ka supercapacitor o ultracapacitor usa ka matang sa electrolytic capacitor nga, kon itandi sa classical electrolytic capacitors, adunay hilabihan ka taas nga electrical capacitance (sa han-ay sa pipila ka libo ka farads), nga adunay operating voltage nga 2-3 V. Ang pinakadako nga bentaha sa supercapacitors mao mubo kaayo nga oras sa pag-charge ug pag-discharge itandi sa ubang mga kahimanan sa pagtipig sa enerhiya (sama sa mga baterya). Kini nagtugot kanimo sa pagdugang sa suplay sa kuryente sa 10 kW kada kilo sa gibug-aton sa kapasitor.
Usa sa mga modelo sa ultracapacitors nga anaa sa merkado.
Mga nahimo sa mga laboratoryo
Bag-ohay nga mga bulan nagdala daghang kasayuran bahin sa bag-ong mga prototype sa supercapacitor. Sa katapusan sa 2016, nahibal-an namon, pananglitan, nga usa ka grupo sa mga siyentipiko gikan sa Unibersidad sa Central Florida ang nagmugna bag-ong proseso sa paghimo og mga supercapacitor, makadaginot ug dugang kusog ug makasugakod ug labaw sa 30 XNUMX. mga siklo sa pag-charge/discharge. Kung gipulihan namon ang mga baterya sa kini nga mga supercapacitor, dili lamang kami maka-charge sa usa ka smartphone sa mga segundo, apan igo na kana alang sa sobra sa usa ka semana nga paggamit, si Nitin Chowdhary, usa ka miyembro sa research team, misulti sa media. . Ang mga siyentipiko sa Florida nagmugna og mga supercapacitor gikan sa minilyon nga mga microwires nga adunay sapaw nga adunay duha ka dimensyon nga materyal. Ang mga hilo sa kable maayo kaayo nga mga konduktor sa elektrisidad, nga nagtugot alang sa paspas nga pag-charge ug pag-discharge sa kapasitor, ug ang duha ka dimensiyon nga materyal nga nagtabon niini nagtugot sa pagtipig sa daghang kantidad sa enerhiya.
Ang mga siyentipiko gikan sa Unibersidad sa Tehran sa Iran, nga naghimo og porous nga mga istruktura nga tumbaga sa mga solusyon sa ammonia ingon usa ka materyal nga electrode, nagsunod sa usa ka medyo parehas nga konsepto. Ang British, sa baylo, nagpili sa mga gel sama sa gigamit sa mga contact lens. Adunay lain nga nagdala sa mga polimer sa workshop. Ang panukiduki ug mga konsepto walay katapusan sa tibuok kalibutan.
Ang mga siyentipiko nga nalambigit sa proyekto ELECTROGRAPH (Graphene-Based Electrodes for Supercapacitor Applications), nga gipondohan sa EU, nagtrabaho sa mass production sa graphene electrode nga mga materyales ug sa paggamit sa environmentally friendly ionic liquid electrolytes sa temperatura sa lawak. Gidahom kana sa mga siyentipiko ang graphene mopuli sa activate carbon (AC) gigamit sa mga electrodes sa supercapacitors.
Ang mga tigdukiduki nagpatunghag mga graphite oxide dinhi, gibahin kini sa mga panid sa graphene, ug dayon gisulod ang mga palid sa usa ka supercapacitor. Kung itandi sa mga electrodes nga nakabase sa AC, ang mga electrodes sa graphene adunay mas maayo nga mga kabtangan sa adhesive ug mas taas nga kapasidad sa pagtipig sa enerhiya.
Pagsakay sa mga pasahero - ang tram nag-charge
Ang mga sentro sa siyensya adunay kalabotan sa panukiduki ug prototyping, ug ang mga Intsik nagpraktis sa mga supercapacitor. Ang siyudad sa Zhuzhou, Lalawigan sa Hunan, bag-o lang nagpadayag sa unang tram nga hinimo sa China nga gipadagan sa mga supercapacitor (2), nga nagpasabot nga wala kini magkinahanglan og overhead line. Ang tram gipaandar sa mga pantograp nga gibutang sa mga hunonganan. Ang bug-os nga pag-charge mokabat mga 30 segundos, mao nga kini mahitabo sa panahon sa pagsakay ug pagkanaog sa mga pasahero. Kini nagtugot sa sakyanan sa pagbiyahe sa 3-5 km nga walay eksternal nga gahum, nga igo sa pagkuha sa sunod nga paghunong. Dugang pa, kini nakabawi hangtod sa 85% nga kusog kung nagpreno.
Ang mga posibilidad alang sa praktikal nga paggamit sa mga supercapacitor daghan - gikan sa mga sistema sa enerhiya, mga selyula sa gasolina, mga solar cell hangtod sa mga de-koryenteng awto. Bag-ohay lang, ang atensyon sa mga espesyalista gipunting sa paggamit sa mga supercapacitor sa hybrid nga mga de-koryenteng awto. Ang polymer diaphragm fuel cell nag-charge sa usa ka supercapacitor, nga nagtipig ug elektrikal nga enerhiya nga gigamit sa pagpaandar sa makina. Ang paspas nga pag-charge/discharge nga mga siklo sa SC mahimong magamit aron mapahapsay ang gikinahanglan nga peak power sa fuel cell, nga naghatag ug halos pare-parehong performance.
Morag naa na kita sa threshold sa supercapacitor revolution. Gipakita sa kasinatian, bisan pa, nga angayan nga pugngan ang sobra nga kadasig aron dili malibog ug dili mabiyaan nga adunay natangtang nga daan nga baterya sa imong mga kamot.
