I supercondensatori ponu rimpiazzà e batterie in i veiculi elettrichi?

E vitture elettriche è ibridi sò fermamente radicati in a mente di l'automobilista mudernu cum'è una nova volta in l'evoluzione di i veiculi. Rispuntendu à i mudelli equipati ICE, sti veiculi anu i so vantaghji è svantaghji.

I vantaghji includenu sempre un funziunamentu silenziu, è ancu l'assenza di inquinamentu durante u viaghju (ancu se oghje fà una batteria per un veìculu elettricu inquina l'ambiente più di 30 anni di funziunamentu di un unicu motore diesel).

U principale svantaghju di i veiculi elettrichi hè a necessità di carica di a batteria. In cunnessione cù questu, i principali produttori di automobili sviluppanu varie opzioni per cume aumentà a durata di a batteria è aumentà l'intervallu trà e cariche. Una di queste opzioni hè l'usu di supercondensatori.

Cunsiderate sta tecnulugia aduprendu l'esempiu di una nova industria automobilistica - Lamborghini Sian. Chì sò i vantaghji è i svantaghji di stu sviluppu?

Novu in u mercatu di i veiculi elettrichi

Quandu Lamborghini principia à lancià un ibridu, pudete esse sicuru chì ùn serà micca solu una versione più putente di u Toyota Prius.

Sian, u debut di a sucietà d'elettrificazione taliana, hè a prima vittura ibrida di produzzione (una quantità enorme di 63 unità) à aduprà supercondensatori invece di batterie à liti-ionu.

Parechji fisici è ingegneri credenu chì queste sò e chjave per a mobilità elettrica di massa, micca e batterie à liti di ioni. Sian usa questi per almacenà l'electricità è, quandu hè necessariu, l'alimenta à u so picculu mutore elettricu.

I vantaghji di i supercondensatori

I supercondensatori carghjanu è liberanu energia assai più veloce di a maggior parte di e batterie moderne. Inoltre, ponu suppurtà significativamente più cicli di carica è di scarica senza perde capacità.

In u casu di Sian, u supercapacitore cunduce un mutore elettricu di 25 kilowatt chì hè integratu in a scatula di trasmissione. Pò dà ancu un impulso supplementu à u mutore à combustione interna V6,5 di 12 litri di 785 cavalli, o guidà a vittura sportiva da solu durante manovre à bassa velocità cume u parcheghju.

Siccomu a ricarica hè assai rapida, questu ibridu ùn hà micca bisognu à esse inseritu in una presa murale o una stazione di ricarica. I supercondensatori sò cumpletamente carichi ogni volta chì u veiculu frena. Ibridi di batteria anu ancu recuperu di energia di frenata, ma sò lenti è aiutanu solu in parte à allargà u parcorsu elettricu.

U supercondensatore hà una altra carta di triunfante assai grande: u pesu. In u Lamborghini Sian, u sistema tutale - u mutore elettricu più u condensatore - aghjunghje solu 34 kilogrammi à u pesu. In questu casu, l'aumentu di u putere hè di 33,5 cavalli. Per paragone, a sola batteria Renault Zoe (cù 136 cavalli) pesa circa 400 kg.

I svantaghji di i supercondensatori

Di sicuru, i supercapacitors anu ancu disadvantages paragunatu à e batterie. À u tempu, accumulanu energia assai peggiu - se Sian ùn hà micca cavalcatu per una settimana, ùn ci hè più energia in u condensatore. Ma ci sò ancu pussibuli suluzioni à stu prublema. Lamborghini travaglia cù l'Istitutu di Tecnulugia di Massachusetts (MIT) per creà un mudellu puramente elettricu basatu annantu à supercapacitors, u famosu cuncettu Terzo Millenio (Third Millennium).

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In modu, Lamborghini, chì hè sottu à l'auspice di u Gruppu Volkswagen, ùn hè micca l'unica cumpagnia chì sperimenta in questu spaziu. I mudelli ibridi Peugeot anu utilizatu supercondensatori per anni, cum'è i mudelli di pila di carburante di l'idrogenu di Toyota è Honda. I pruduttori cinesi è coreani l'installanu in autobus è camioni elettrici. È l'annu passatu, Tesla hà compru Maxwell Electronics, unu di i più grandi produttori di supercapacitor di u mondu, un signu sicuru chì almenu Elon Musk crede in u futuru di a tecnulugia.

7 fatti chjave per capisce i supercondensatori

1 Cumu funziona e batterie

A tecnulugia di a bateria hè una di e cose chì avemu longu pigliatu senza pensà à cumu funziona. A maiò parte di a ghjente imagina chì quandu si carica, simpricimenti "pour" l'electricità in a bateria, cum'è l'acqua in un vetru.

Ma una bateria ùn guarda micca direttamente l'electricità, ma a genera solu quandu hè necessariu da una reazzione chimica trà dui elettrodi è un fluidu (u più cumunimenti) chì si separanu, chjamatu elettrolitu. In questa reazzione, i chimichi in questu sò cunvertiti in altri. Duranti stu prucessu, l'electricità hè generata. Quandu sò cumpletamente cunvertiti, a reazione si ferma - a bateria hè scaricata.

In ogni casu, cù batterie rechargeable, a reazzione pò ancu esse in a direzzione opposta - quandu a carica, l'energia principia u prucessu inversu, chì restaurà i chimichi originali. Questu pò esse ripetutu centinaie o millaie di volte, ma inevitabbilmente ci sò perdite. À u tempu, i sustanzi parassiti si accumulanu nantu à l'elettrodi, cusì a vita di a bateria hè limitata (tipicamenti da 3000 5000 à XNUMX XNUMX cicli).

2 Cumu funziona i condensatori

Nisuna reazione chimica si face in u cundensatore. E cariche positive è negative sò generate solu da l'elettricità statica. À l'internu di u capacitore ci sò duie placche metalliche cunduttive separate da un materiale isolante chjamatu dielettricu.

A ricarica hè assai simile à strufinà una palla in un maglione di lana in modu chì si appicca cù l'elettricità statica. E cariche positive è negative si accumulanu in i piatti, è u separatore trà elli, chì li impedisce di entre in cuntattu, hè in realtà un mezzu per immagazzinà l'energia. U condensatore pò esse caricatu è scaricatu ancu un milione di volte senza perdita di capacità.

3 Chì sò i supercondensatori

I condensatori convenzionali sò troppu chjuchi per almacenà energia - generalmente misurati in microfarads (milioni di faradi). Hè per quessa chì i supercapacitors sò stati inventati in l'anni 1950. In i so varianti industriali più grande, fabbricati da cumpagnie cum'è Maxwell Technologies, a capacità righjunghji parechji mila faradi, vale à dì 10-20% di a capacità di una bateria di lithium-ion.

4 Cumu funziona i supercondensatori

A cuntrariu di i condensatori convenzionali, ùn ci hè micca dielettricu. Invece, i dui platti sò immersi in un elettrolitu è ​​siparati da una capa insulante assai fina. A capacità di un supercondensatore aumenta in realtà cum'è l'area di sti piatti aumenta è a distanza trà elli diminuisce. Per aumentà a superficia, sò attualmente rivestiti cù materiali porosi cum'è nanotubi di carbone (cusì minuscule chì 10 miliardi di elli si mettenu in un cm quadratu). U separatore pò esse solu una molécula grossa cù una capa di grafene.

Per capisce a differenza, hè megliu pensà à l'elettricità cum'è acqua. Un condensatore simplice seria allora cum'è un asciugamanu di carta chì pò assorbe una quantità limitata. U supercondensatore hè a spugna di cucina in l'esempiu.

5 Batterie: Pro è Contro

E batterie anu un vantaghju significativu - alta densità di energia, chì li permette di almacenà quantità relativamente grande di energia in un picculu reservoir.

Tuttavia, anu ancu assai svantaghji - pesu pesu, vita limitata, carica lenta è liberazione di energia relativamente lenta. Inoltre, metalli tossichi è altri sustanzi periculosi sò usati per a so pruduzzione. Batterie sò solu efficaci nantu à un intervallu di temperatura strettu, cusì spessu deve esse rinfriscati o cale, riducendu a so alta efficienza.

6 Supercondensatori: Pro è Contro

I supercapacitors sò assai più ligeri cà e batterie, a so vita hè incomparabilmente più longa, ùn anu micca bisognu di sustanzi periculosi, caricanu è liberanu energia quasi istantaneamente. Siccomu ùn anu quasi nisuna resistenza interna, ùn cunsuma micca energia per funziunà - a so efficienza hè 97-98%. I supercapacitors operanu senza deviazioni significativu in tutta a gamma da -40 à + 65 gradi Celsius.

U svantaghju hè chì immagazzinanu significativamente menu energia chè e batterie al litiu.

7 Novu cuntenutu

Ancu i supercondensatori moderni i più avanzati ùn ponu micca rimpiazzà cumpletamente e batterie in i veiculi elettrichi. Ma parechji scentifichi è imprese private stanu travagliendu per migliurà li. Per esempiu, in u Regnu Unitu, Superdielectrics travaglia cù un materiale uriginale sviluppatu per a produzzione di lenti di cuntattu.

Skeleton Technologies travaglia cù u grafene, una forma allotropica di carbone. Una strata di un atomu grossu hè 100 volte più forte di l'acciaio d'alta resistenza, è solu 1 gramma pò copre 2000 metri quadrati. A cumpagnia hà stallatu supercapacitors di grafene in furgoni diesel cunvinziunali è hà ottenutu un risparmiu di carburante di 32%.

Malgradu u fattu chì i supercondensatori ùn ponu micca rimpiazzà cumpletamente a batteria, oghje ci hè una tendenza pusitiva in u sviluppu di sta tecnulugia.

Dumande è risposte:

Cumu funziona un supercondensatore? Funziona in u listessu modu cum'è un condensatore di capacità alta. In questu, l'electricità s'accumula per via di l'static durante a polarizazione di l'elettroliti. Ancu s'ellu hè un dispositivu elettrochimicu, ùn ci hè micca una reazione chimica.

A cosa serve un supercapacitor? I supercapacitors sò usati per l'almacenamiento d'energia, i motori di partenza, in i veiculi hibridi, cum'è fonti di corrente di cortu termine.

Cumu hè un supercondensatore sfarente da diversi tipi di batterie? A bateria hè capace di generà l'electricità per ellu stessu per una reazzione chimica. U supercapacitor almacenà solu l'energia liberata.

Induve si usa l'ionistore? I condensatori di bassa capacità sò aduprati in torcia (scarica completamente) è in ogni sistema chì richiede un gran numaru di cicli di scarica / carica.