Ці могуць суперконденсаторах замяніць батарэі ў электрамабілях?
артыкула,  прылада аўтамабіля

Ці могуць суперконденсаторах замяніць батарэі ў электрамабілях?

Электрамабілі і гібрыды трывала ўкараняюцца ў свядомасці сучаснага аўтамабіліста, як новы віток у эвалюцыі транспартных сродкаў. Калі разглядаць гэтыя аўтамабілі ў параўнанні з мадэлямі, абсталяванымі ДВС, яны маюць свае перавагі і недахопы.

Да пераваг заўсёды ставіцца бясшумнасць працы, а таксама адсутнасць забруджвання падчас язды (хоць на сённяшні дзень выраб адной батарэі для электрамабіля мацней забруджвае навакольнае асяроддзе, чым 30 гадоў працы аднаго дызельнага рухавіка).

Да самага галоўнага недахопу электрамабіляў адносяць неабходнасць у зарадцы батарэі. У сувязі з гэтым вядучыя аўтавытворцы распрацоўваюць розныя варыянты, як бы павялічыць працягласць рэсурсу АКБ і павялічыць інтэрвал паміж зарадкамі. Адзін з такіх варыянтаў - выкарыстанне суперкандэнсатараў.

Разгледзім дадзеную тэхналогію на прыкладзе навінкі аўтапрама - Lamborghini Sian. У чым перавагі і недахопы гэтай распрацоўкі?

Ці могуць суперконденсаторах замяніць батарэі ў электрамабілях?

Навінка на рынку электрамабіляў

Калі Lamborghini пачынае выпускаць гібрыд, вы можаце быць упэўнены, што гэта будзе не проста больш магутная версія Toyota Prius.

Sian, дэбют італьянскай кампаніі ў галіне электрыфікацыі, з'яўляецца першым серыйным гібрыдным аўтамабілем (цэлых 63 асобнікі), у якім замест літый-іённых батарэй выкарыстоўваюцца суперкандэнсатары.

Ці могуць суперконденсаторах замяніць батарэі ў электрамабілях?

Многія фізікі і інжынеры лічаць, што менавіта ў іх, а не ў літый-іённых батарэях, ляжыць ключ да масавай электрычнай мабільнасці. Sian выкарыстоўвае такія для захоўвання электрычнасці і, пры неабходнасці, падачы яго на свой невялікі электрарухавік.

Добрыя якасці суперкандэнсатараў

У параўнанні з самымі сучаснымі батарэямі суперкандэнсатары зараджаюцца і вылучаюць энергію нашмат хутчэй. Акрамя таго, яны могуць вытрымоўваць значна больш цыклаў зарадкі і разрадкі без страты ёмістасці.

У выпадку з Sian суперкандэнсатар прыводзіць у дзеянне электрарухавік магутнасцю 25 кілават, які ўбудаваны ў каробку перадач. Ён можа альбо забяспечыць дадатковы прырост 6,5-літровага V12 ДВС магутнасцю 785 конскіх сіл, альбо кіраваць спартовым аўтамабілем самастойна падчас манеўраў на нізкай хуткасці, напрыклад, пры паркоўцы.

Ці могуць суперконденсаторах замяніць батарэі ў электрамабілях?

Паколькі зарадка вельмі хуткая, гэты гібрыд не трэба падлучаць да сеткавай разеткі ці зараднай станцыі. Суперкандэнсатары зараджаюцца цалкам кожны раз, калі аўтамабіль тармозіць. Акумулятарныя гібрыды таксама маюць рэкуперацыю тармазной энергіі, але яна павольная і толькі часткова дапамагае падоўжыць электрычны прабег.

У суперкандэнсатара ёсць яшчэ адзін вельмі вялікі козыр: вага. У Lamborghini Sian уся сістэма электрарухавік плюс кандэнсатар дадае ў вазе ўсяго на 34 кілаграма. Пры гэтым прырост магутнасці складае 33,5 конскіх сілы. Для параўнання, толькі батарэя Renault Zoe (з 136 конскімі сіламі) важыць каля 400 кг.

Недахопы суперкандэнсатараў

Вядома, суперкандэнсатары таксама маюць недахопы ў параўнанні з акумулятарамі. З часам яны назапашваюць энергію нашмат горш - калі Сіян не ездзіў тыдзень, у кандэнсатары не застаецца энергіі. Але ёсць і магчымыя рашэнні гэтай праблемы. Lamborghini працуе з Масачусецкім тэхналагічным інстытутам (MIT) над стварэннем чыста электрычнай мадэлі на аснове суперкандэнсатараў - знакамітай канцэпцыі Terzo Millenio (Third Millennium).

Ці могуць суперконденсаторах замяніць батарэі ў электрамабілях?
бст

Дарэчы, Lamborghini, якая знаходзіцца пад эгідай Volkswagen Group, не адзіная кампанія, якая эксперыментуе ў гэтай галіне. Гібрыдныя мадэлі Peugeot ужо шмат гадоў выкарыстоўваюць суперкандэнсатары, як і мадэлі вадародных паліўных элементаў Toyota і Honda. Кітайскія і карэйскія вытворцы ўстанаўліваюць іх у электрычныя аўтобусы і грузавікі. А ў мінулым годзе Tesla купіла Maxwell Electronics, аднаго з найбуйнейшых у свеце вытворцаў суперкандэнсатараў - дакладная прыкмета таго, што, па меншай меры, Ілон Маск верыць у будучыню гэтай тэхналогіі.

7 ключавых фактаў для разумення суперкандэнсатараў

1 Як працуюць батарэі

Акумулятарная тэхналогія - гэта адна з рэчаў, якую мы даўно прымаем як належнае, не задумваючыся аб тым, як яна працуе. Большасць людзей уяўляюць, што пры зарадцы мы проста "наліваем" электрычнасць у акумулятар, як ваду ў шклянку.

Але батарэя не назапашвае электрычнасць напроста, а толькі выпрацоўвае яго, калі гэта неабходна, шляхам хімічнай рэакцыі паміж двума электродамі і якая падзяляе іх вадкасцю (часцей за ўсё), званай электралітам. У гэтай рэакцыі хімічныя рэчывы ў ім ператвараюцца ў іншыя. Падчас гэтага працэсу выпрацоўваецца электрычнасць. Калі яны цалкам пераўтворацца, рэакцыя спыняецца - батарэя разраджана.

Ці могуць суперконденсаторах замяніць батарэі ў электрамабілях?

Аднак з акумулятарнымі батарэямі рэакцыя таксама можа адбывацца ў процілеглым кірунку - калі вы зараджае яе, энергія запускае зваротны працэс, які аднаўляе зыходныя хімічныя рэчывы. Гэта можа паўтарацца сотні ці тысячы разоў, але пры гэтым непазбежна ўзнікаюць страты. З часам на электродах назапашваюцца паразітныя рэчывы, таму тэрмін службы батарэі абмежаваны (звычайна ад 3000 да 5000 цыклаў).

2 Як працуюць кандэнсатары

У кандэнсатары не адбываецца хімічных рэакцый. Дадатны і адмоўны зарад вырабляюцца выключна статычным электрычнасцю. Унутры кандэнсатара знаходзяцца дзве якія праводзяць металічныя пласціны, падзеленыя ізалявальным матэрыялам, які завецца дыэлектрыкам.

Зарадка вельмі падобная на працэс уцірання шарыка ў ваўняны швэдар, каб ён прыліп пры дапамозе статычнай электрычнасці. Дадатныя і адмоўныя зарады назапашваюцца ў пласцінах, і падзельнік паміж імі, які не дазваляе ім уступаць у кантакт, фактычна з'яўляецца сродкам назапашвання энергіі. Кандэнсатар можна зараджаць і разраджаць нават мільён разоў без страты ёмістасці.

3 Што такое суперкандэнсатары

Звычайныя кандэнсатары занадта малыя для захоўвання энергіі – звычайна вымяраюцца ў мікрафарадах (мільёнах фарадаў). Вось чаму ў 1950-х гадах былі вынайдзены суперкандэнсатары. У іх найбуйных прамысловых варыянтах, якія выпускаюцца такімі кампаніямі, як Maxwell Technologies, ёмістасць дасягае некалькіх тысяч фарад, гэта значыць 10-20% ёмістасці літый-іённага акумулятара.

Ці могуць суперконденсаторах замяніць батарэі ў электрамабілях?

4 Як працуюць суперкандэнсатары

У адрозненне ад звычайных кандэнсатараў, тут няма дыэлектрыка. Замест гэтага дзве пласціны пагружаныя ў электраліт і падзеленыя вельмі тонкім ізалявальным пластом. Ёмістасць суперкандэнсатара фактычна павялічваецца з павелічэннем пляца гэтых пласцін і памяншэннем адлегласці паміж імі. Каб павялічыць паверхню, у наш час яны пакрытыя сітаватымі матэрыяламі – напрыклад, вугляроднымі нанатрубкамі (настолькі мініятурнымі, што 10 мільярдаў з іх змяшчаюцца ў адным квадратным гл). Сепаратар можа мець таўшчыню толькі адну малекулу са пластом графена.

Каб зразумець розніцу, лепш за ўсё ўявіць электрычнасць як ваду. Просты кандэнсатар у гэтым выпадку будзе падобны на папяровую сурвэтку, якая можа паглынаць абмежаваную колькасць. Суперкандэнсатар гэта кухонная губка ў прыкладзе.

5 Акумулятары: плюсы і мінусы

Батарэі маюць адну істотную перавагу - высокую шчыльнасць энергіі, якая дазваляе ім захоўваць адносна вялікія аб'ёмы энергіі ў невялікім рэзервуары.

Аднак у іх таксама ёсць шмат недахопаў - вялікая вага, абмежаваны тэрмін службы, павольная зарадка і адносна павольнае вылучэнне энергіі. Акрамя таго, для іх вытворчасці выкарыстоўваюцца таксічныя металы і іншыя небяспечныя рэчывы. Батарэі эфектыўныя толькі ў вузкім тэмпературным дыяпазоне, таму іх часта неабходна астуджаць ці награваць, што змяншае іх высокую эфектыўнасць.

Ці могуць суперконденсаторах замяніць батарэі ў электрамабілях?

6 Суперкандэнсатары: плюсы і мінусы

Суперкандэнсатары значна лягчэй батарэй, іх жыццё непараўнальна даўжэй, яны не патрабуюць якія-небудзь небяспечных рэчываў, зараджаюцца і аддаюць энергію практычна імгненна. Паколькі яны амаль не маюць унутранага супраціву, яны не расходуюць энергію на функцыянаванне - іх эфектыўнасць складае 97-98%. Суперкандэнсатары працуюць без істотных адхіленняў ва ўсім дыяпазоне ад -40 да +65 градусаў Цэльсія.

Недахопам з'яўляецца тое, што яны захоўваюць значна менш энергіі, чым літый-іённыя акумулятары.

7 Новыя матэрыялы

Нават самыя перадавыя сучасныя суперкандэнсатары не могуць цалкам замяніць батарэі ў электрамабілях. Але многія вучоныя і прыватныя кампаніі працуюць над іх паляпшэннем. Напрыклад, у Вялікабрытаніі Superdielectrics працуе з матэрыялам, першапачаткова створаным для вытворчасці кантактных лінзаў.

Skeleton Technologies працуе з графена - алатропнай формай вугляроду. Адзін пласт таўшчынёй у адзін атам у 100 разоў трывалей высокатрывалай сталі, а ўсяго толькі 1 грам яго можа акрыць 2000 квадратных метраў. Кампанія ўстанавіла графенавыя суперкандэнсатары ў звычайных дызельных фургонах і дасягнула 32% эканоміі паліва.

Нягледзячы на ​​тое, што суперкандэнсатары яшчэ не могуць цалкам замяніць АКБ, на сённяшні дзень назіраецца станоўчая тэндэнцыя ў развіцці дадзенай тэхналогіі.

Пытанні і адказы:

Як працуе суперкандэнсатар? Ён працуе гэтак жа, як і высокаёмісты кандэнсатар. У ім электрычнасць назапашваецца за рахунак статыкі падчас палярызацыі электраліта. Хоць гэта электрахімічная прылада, у ім не адбываецца хімічная рэакцыя.

Для чаго патрэбен суперкандэнсатар? Суперкандэнсатары выкарыстоўваюцца для назапашвання энергіі, запуску матораў, у гібрыдных транспартных сродках, як крыніцы кароткачасовага току.

Чым суперкандэнсатар адрозніваецца ад акумулятараў розных тыпаў? Акумулятар здольны сам выпрацоўваць электрычнасць за рахунак хімічнай рэакцыі. Суперкандэнсатар толькі назапашвае якая вызваляецца энергію.

Дзе выкарыстоўваецца Іяністар? Малаёмістыя кандэнсатары выкарыстоўваюцца ў фотавыблісках (разраджаецца цалкам) і ў любых сістэмах, у якіх патрабуецца вялікая колькасць цыклаў разраду/зарада.

адзін каментар

  • Алаізій

    Калі ласка, дадайце да hipercondeser Мінусы: «Выбухае як граната пры кароткім замыканні».

Дадаць каментар