kategória: Najlepšie články » Zaujímavé elektrické správy
Počet zobrazení: 40842
Komentáre k článku: 8
Čo sú superkondenzátory
Ionistory, superkondenzátory, ultrakondenzátory - história vzniku a vývoja technológie
7. júna 1962 chemik Robert Reitmaer z American Standard Oil Company (SOHIO) v Clevelande v štáte Ohio podal patentovú prihlášku, v ktorej podrobne popisuje mechanizmus ukladania elektrickej energie v dvojvrstvovom kondenzátore.
Ak je konvenčný kondenzátor Pretože hliníkové dosky boli tradične izolované dielektrickou vrstvou, v uskutočnení navrhnutom vynálezcom sa dôraz kládol priamo na materiál dosiek. Elektródy museli mať rôznu vodivosť: jedna elektróda musela mať iónovú vodivosť a druhá elektrická.
V procese nabíjania kondenzátora by teda došlo k oddeleniu elektrónov a kladných centier v elektronickom vodiči a k separácii katiónov a aniónov v iónovom vodiči.
Navrhlo sa, aby bol elektronický vodič vyrobený z porézneho uhlíka, potom by iónovým vodičom mohol byť vodný roztok kyseliny sírovej. V tomto prípade by bol náboj uložený na rozhraní týchto špeciálnych vodičov (rovnaká dvojitá vrstva). Potenciálny rozdiel týchto prvých ionistorov by mohol dosiahnuť hodnotu 1 volt a kapacitné - jednotky faradov, pretože teraz bola vzdialenosť medzi doskami menšia ako 5 nanometrov.
V roku 1971 bola licencia prevedená na japonskú spoločnosť NEC, ktorá sa v tom čase zaoberala všetkými oblasťami elektronickej komunikácie. Japoncom sa podarilo úspešne propagovať technológiu na trhu s elektronikou zvanú "Supercapacitor".
O sedem rokov neskôr, v roku 1978, spoločnosť Panasonic vydala „Zlatú čiapku“, ktorá tiež získala úspech na tomto trhu. Úspech bol zaistený pohodlím použitia ionistorov na napájanie prchavej pamäte SRAM. Tieto ionistory však mali vysoký vnútorný odpor, ktorý obmedzoval schopnosť rýchlo extrahovať energiu, a preto značne zúžil rozsah aplikácií.
V roku 1982 odborníci z American Pinnacle Research Institute (PRI) so sídlom v Los Gatos v Kalifornii, pracujúci na zlepšení elektródových a elektrolytických materiálov, vyvinuli ionizátory s extrémne vysokou hustotou energie, ktoré sa objavili na trhu pod názvom „PRI Ultracapacitor“ ,
Po 10 rokoch, v roku 1992, Maxwell Laboratories (ktorý neskôr zmenil svoj názov na Maxwell Technologies, San Diego, Kalifornia, USA) začal vyvíjať technológiu PRI nazvanú "Boost Caps". Cieľom bolo teraz vytvoriť vysokokapacitné kondenzátory s nízkym odporom, aby bolo možné napájať výkonné elektrické zariadenia.
Obr. 1. Super kondenzátor SAMWHA ELECTRIC DH5U308W60138TH
V roku 1999 Taiwanská spoločnosť UltraCap Technologies Corp. Začala tiež spolupracovať s PRI, ktorá do tej doby vyvinula elektródu s veľmi veľkou plochou, a do roku 2001 bol uvedený na trh prvý vysokokapacitný ultrakondenzátor na Taiwane. Od tejto chvíle začal aktívny vývoj technológie v mnohých výskumných ústavoch sveta.
Na ruskom trhu pôsobia aj hráči, takže spoločnosť Ultracapacitors Phoenix (UKF LLC) je strojárskou spoločnosťou špecializujúcou sa na návrh, vývoj, výrobu a praktické aplikácie riešení a systémov založených na superkondenzátoroch / ionizátoroch. Spoločnosť úzko spolupracuje s najlepšími svetovými výrobcami a aktívne preberá ich skúsenosti.
Použitie ionistorov
Ionistory na farad jednotky boli zaslúžene používané ako záložné zdroje energie v mnohých zariadeniach.Počnúc výkonom časovačov televízorov a mikrovlnných rúr, a končiac komplexnými zdravotníckymi prístrojmi. Na pamäťové karty sa spravidla inštalujú ionistory.
Pri výmene batérie vo videu alebo fotoaparáte podporuje ionistor výkon pamäťových obvodov zodpovedných za nastavenia, to isté platí pre hudobné centrá, počítače a ďalšie podobné zariadenia. telefóny, elektronické elektromery, bezpečnostné poplachové systémy, elektronické meracie prístroje a lekárske prístroje - superkondenzátory našli uplatnenie všade.
Obr. 2. Superkondenzátory (ionistory)
Malé ionistory organických elektrolytov majú maximálne napätie asi 2,5 voltu. Aby sa získali vyššie dovolené napätia, sú ionistory spojené s batériami, nevyhnutne pomocou skratových odporov.
Výhody ionistorov zahŕňajú: vysoká rýchlosť nabíjania / vybíjania, odpor voči stovkám tisícov cyklov nabíjania v porovnaní s batériami, nízka hmotnosť v porovnaní s elektrolytickými kondenzátormi, nízka toxicita, nulová výbojová tolerancia.
Obr. 3. Nepretržité napájanie superkondenzátorov
Obr. 4. Superkondenzátorové automobilové moduly
vyhliadky
Pri vývoji ionistorov ich špecifická kapacita rastie čoraz viac a so všetkou pravdepodobnosťou to skôr alebo neskôr povedie k úplnej výmene batérií za superkondenzátory v mnohých technických oblastiach.
Nedávne štúdie tímu vedcov z University of California v Riverside ukázali, že nový typ ionistov je založený na poréznej štruktúre, kde sa častice oxidu ruténia ukladajú na grafénlepšie ako jeho najlepšie náprotivky takmer dvakrát.
Vedci zistili, že póry „grafénovej peny“ majú nanosizmy vhodné na zadržiavanie častíc oxidov prechodných kovov. Superkondenzátory oxidu ruténia sú dnes najsľubnejšou možnosťou. Bezpečne fungujú na vodnom elektrolyte a zvyšujú uloženú energiu a zvyšujú prípustnú intenzitu prúdu dvojnásobne v porovnaní s najlepšími ionistormi dostupnými na trhu.
Ukladajú viac energie na každý centimeter kubického objemu, preto by bolo vhodné vymeniť za ne batérie. V prvom rade hovoríme o nositeľnej a implantovateľnej elektronike, ale v budúcnosti môže byť novinka založená aj na osobných elektrických vozidlách.
Grafén sa nanáša vrstvu po vrstve na niklové častice, ktoré pôsobia ako nosič pre uhlíkové nanorúrky, ktoré spolu s grafénom tvoria pórovitú uhlíkovú štruktúru. Častice oxidu ruténia s priemerom menším ako 5 nm prenikajú do získaných nanopórov z vodného roztoku. Merná kapacita ionistora na základe výslednej štruktúry je 503 faradov na gram, čo zodpovedá mernému výkonu 128 kW / kg.
Obr. 4. Nabíjačka na superkondenzátore grafénu
Schopnosť škálovať túto štruktúru už položila základy a položila základy na vytvorenie ideálnych prostriedkov na ukladanie energie. Ionistory založené na „grafénovej pene“ úspešne prešli prvými testami, pri ktorých preukázali schopnosť dobíjania viac ako 8 000 krát bez zhoršenia stavu.
Pozri tiež na electro-sk.tomathouse.com
: