Voivatko superkondensaattorit korvata sähköajoneuvojen akut?

Pitoisuus

Sähköautot ja hybridit ovat juurtuneet nykyaikaisen autoilijan mieleen uudella kierroksella ajoneuvojen kehityksessä. Verrattuna ICE-varusteisiin malleihin, näillä ajoneuvoilla on omat edut ja haitat.

Edut sisältävät aina hiljaisen toiminnan ja saastumisen puuttumisen ajon aikana (vaikka nykyään yhden ajoneuvon akun tekeminen saastuttaa ympäristöä yli 30 vuotta yhden dieselmoottorin käydessä).

Sähköajoneuvojen suurin haittapuoli on tarve ladata akku. Tämän yhteydessä johtavat autonvalmistajat kehittävät erilaisia ​​vaihtoehtoja akun käyttöiän pidentämiseksi ja latausten välisen ajan lisäämiseksi. Yksi näistä vaihtoehdoista on superkondensaattorien käyttö.

Harkitse tätä tekniikkaa käyttämällä esimerkkiä uudesta autoteollisuudesta - Lamborghini Sian. Mitkä ovat tämän kehityksen edut ja haitat?

Voivatko superkondensaattorit korvata sähköajoneuvojen akut?

Uutta sähköajoneuvojen markkinoilla

Kun Lamborghini aloittaa hybridin käyttöönoton, voit olla varma, että se ei ole vain tehokkaampi versio Toyota Priuksesta.

Sian, italialaisen sähköistysyrityksen debyytti, on ensimmäinen hybridiauto (mahtava 63), joka käyttää superkondensaattoreita litium-ioni-akkujen sijasta.

Voivatko superkondensaattorit korvata sähköajoneuvojen akut?

Monet fyysikot ja insinöörit uskovat, että heillä on avain massan sähköiseen liikkuvuuteen kuin litium-ioni-akkuihin. Sian käyttää näitä sähkön varastointiin ja tarvittaessa syöttämiseen pienelle sähkömoottorilleen.

Superkondensaattorien edut

Superkondensaattorit latautuvat ja vapauttavat energiaa paljon nopeammin kuin nykyaikaiset akut. Lisäksi ne kestävät huomattavasti enemmän lataus- ja purkausjaksoja menettämättä kapasiteettia.

Sianin tapauksessa superkondensaattori ajaa 25 kilovatin sähkömoottoria, joka on sisäänrakennettu vaihdelaatikkoon. Se voi joko antaa lisävahvistuksen 6,5 hevosvoiman 12 litran V785-polttomoottorille tai ajaa urheiluautoa yksinään hitailla nopeuksilla, kuten pysäköinnissä.

Voivatko superkondensaattorit korvata sähköajoneuvojen akut?

Koska lataus on erittäin nopeaa, tätä hybridiä ei tarvitse kytkeä pistorasiaan tai latausasemaan. Superkondensaattorit ovat täysin latautuneet aina, kun ajoneuvo jarruttaa. Akkuhybrideillä on myös jarrutusenergian palautumista, mutta se on hidasta ja auttaa vain osittain laajentamaan sähköaluetta.

🚀Lisää aiheesta:
  Mitä autoteollisuuden työkalulaatikossa pitäisi olla?

Superkondensaattorilla on toinen erittäin suuri etu: paino. Lamborghini Sianissa koko järjestelmä - sähkömoottori ja kondensaattori - lisää vain 34 kiloa. Samaan aikaan tehon lisäys on 33,5 hevosvoimaa. Vertailun vuoksi vain Renault Zoe -akku (136 hevosvoimaa) painaa noin 400 kg.

Superkondensaattorien haitat

Tietysti superkondensaattoreilla on myös haittoja paristoihin verrattuna. Ajan myötä ne keräävät energiaa paljon pahemmin - jos Sian ei ole matkustanut viikon ajan, lauhduttimessa ei ole energiaa. Mutta tähän ongelmaan on myös mahdollisia ratkaisuja. Lamborghini luo yhteistyössä Massachusetts Institute of Technologyn (MIT) kanssa puhtaan sähköisen mallin, joka perustuu superkondensaattoreihin, kuuluisaan Terzo Millenio (Third Millennium) -konseptiin.

Voivatko superkondensaattorit korvata sähköajoneuvojen akut?
bst

Muuten, Volkswagen -konsernin sponsoroima Lamborghini ei ole ainoa tällä alalla kokeileva yritys. Peugeot -hybridimalleissa on käytetty superkondensaattoreita monta vuotta, samoin kuin Toyotan ja Hondan vetypolttokennomalleissa. Kiinalaiset ja korealaiset valmistajat asentavat ne sähköbusseihin ja kuorma -autoihin. Ja viime vuonna Tesla osti Maxwell Electronicsin, yhden maailman suurimmista superkondensaattoreiden valmistajista - varma merkki siitä, että ainakin Elon Musk uskoo tekniikan tulevaisuuteen.

7 keskeistä tietoa superkondensaattorien ymmärtämiseksi

1 Paristojen toiminta

Akkutekniikka on yksi niistä asioista, jotka olemme jo kauan pitäneet itsestäänselvyytenä ajattelematta sen toimintaa. Useimmat ihmiset kuvittelevat, että kun lataamme, yksinkertaisesti "kaadamme" sähköä akkuun, kuten vesi lasiin.

Akku ei kuitenkaan varastoi sähköä suoraan, vaan tuottaa sen vain tarvittaessa kahden elektrodin ja niitä erottavan nesteen (useimmiten), elektrolyytin, välisessä kemiallisessa reaktiossa. Tässä reaktiossa sen kemikaalit muuttuvat muiksi. Tämän prosessin aikana syntyy sähköä. Kun ne ovat täysin muuttuneet, reaktio loppuu - akku on tyhjä.

🚀Lisää aiheesta:
  Kuinka tarkistaa auton akku
Voivatko superkondensaattorit korvata sähköajoneuvojen akut?

Ladattavien paristojen kanssa reaktio voi kuitenkin tapahtua myös päinvastaisessa suunnassa - kun lataat sitä, energia käynnistää päinvastaisen prosessin, joka palauttaa alkuperäiset kemikaalit. Tämä voidaan toistaa satoja tai tuhansia kertoja, mutta tappiot ovat väistämättömiä. Ajan myötä parasiittiaineet kertyvät elektrodeihin, joten pariston kesto on rajallinen (tyypillisesti 3000 - 5000 jaksoa).

2 Kuinka kondensaattorit toimivat

Lauhduttimessa ei tapahdu kemiallisia reaktioita. Positiiviset ja negatiiviset varaukset syntyy yksinomaan staattisesta sähköstä. Kondensaattorin sisällä on kaksi johtavaa metallilevyä, jotka erotetaan eristemateriaalilla, jota kutsutaan dielektriseksi.

Lataus on hyvin samanlainen kuin pallon hierominen villapaitaan niin, että se tarttuu staattisella sähköllä. Levyihin kertyy positiivisia ja negatiivisia varauksia, ja niiden välinen erotin, joka estää niitä joutumasta kosketuksiin, on itse asiassa keino energian varastointiin. Kondensaattori voidaan ladata ja purkaa jopa miljoona kertaa menettämättä kapasiteettia.

3 Mitkä ovat superkondensaattorit

Tavanomaiset kondensaattorit ovat liian pieniä energian varastointiin - yleensä mitattuna mikrofaradeissa (miljoonissa faradeissa). Siksi superkondensaattorit keksittiin 1950-luvulla. Niiden suurimpien, Maxwell Technologiesin kaltaisten yritysten tuottamien teollisten varianttien kapasiteetti on useita tuhansia faradeja, mikä on 10-20% litium-ioniakun kapasiteetista.

Voivatko superkondensaattorit korvata sähköajoneuvojen akut?

4 Kuinka superkondensaattorit toimivat

Toisin kuin tavanomaiset kondensaattorit, tässä ei ole dielektristä elementtiä. Sen sijaan nämä kaksi levyä upotetaan elektrolyyttiin ja erotetaan hyvin ohuella eristekerroksella. Superkondensaattorin kapasiteetti kasvaa itse asiassa näiden levyjen pinta-alan kasvaessa ja niiden välisen etäisyyden pienentyessä. Pinnan suurentamiseksi ne on tällä hetkellä peitetty huokoisilla materiaaleilla - esimerkiksi hiilinanoputkilla (niin pieniä, että 10 miljardia niistä mahtuu yhteen neliösenttiin). Erotin voi olla vain yksi molekyyli paksu grafeenikerroksella.

Eron ymmärtämiseksi on parasta ajatella sähköä vedestä. Yksinkertainen kondensaattori olisi tällöin kuin paperipyyhe, joka voi imeä rajoitetun määrän. Superkondensaattori on esimerkissä keittiösieni.

5 paristoa: Hyödyt ja haitat

Paristoilla on yksi merkittävä etu - niiden suuri energiatiheys, jonka ansiosta ne voivat varastoida suhteellisen suuria määriä energiaa pieneen säiliöön.

Niillä on kuitenkin myös monia haittoja - raskas paino, rajoitettu käyttöikä, hidas lataus ja suhteellisen hidas energian vapautuminen. Lisäksi niiden tuottamiseen käytetään myrkyllisiä metalleja ja muita vaarallisia aineita. Paristot ovat tehokkaita vain kapealla lämpötila-alueella, joten ne on usein jäähdytettävä tai lämmitettävä, mikä vähentää niiden korkeaa hyötysuhdetta.

🚀Lisää aiheesta:
  Öljynsuodattimen vaihto - miten ja kuka se suorittaa?
Voivatko superkondensaattorit korvata sähköajoneuvojen akut?

6 superkondensaattoria: Hyödyt ja haitat

Superkondensaattorit ovat paljon paristoja kevyempiä, niiden käyttöikä on verrattain pidempi, ne eivät vaadi vaarallisia aineita, ne lataavat ja vapauttavat energiaa melkein välittömästi. Koska heillä ei ole melkein mitään sisäistä vastusta, he eivät kuluta energiaa toimintaansa varten - niiden tehokkuus on 97-98%. Superkondensaattorit toimivat ilman merkittäviä poikkeamia koko alueella -40 - +65 celsiusastetta.

Haittana on, että ne tallentavat huomattavasti vähemmän energiaa kuin litium-ioniakut.

7 Uusi sisältö

Jopa edistyneimmät nykyaikaiset superkondensaattorit eivät voi täysin korvata sähköajoneuvojen akkuja. Mutta monet tutkijat ja yksityiset yritykset pyrkivät parantamaan niitä. Esimerkiksi Isossa-Britanniassa Superdielectrics toimii materiaalin kanssa, joka on alun perin kehitetty piilolinssien tuotantoon.

Skeleton Technologies toimii grafeenin kanssa, joka on hiilen allotrooppinen muoto. Yksi atomipaksu kerros on 100 kertaa vahvempi kuin luja teräs, ja vain 1 gramman se voi kattaa 2000 neliömetriä. Yhtiö on asentanut grafeenisuperkondensaattoreita tavanomaisiin dieselautoihin ja saavuttanut 32% polttoainesäästöt.

Huolimatta siitä, että superkondensaattorit eivät voi korvata paristoja kokonaan, tämän tekniikan kehityksessä on nykyään positiivinen suuntaus.

Kysymyksiä ja vastauksia:

Kuinka superkondensaattori toimii? Se toimii samalla tavalla kuin suurikapasiteettinen kondensaattori. Siinä sähköä kertyy staattisen sähkön vuoksi elektrolyytin polarisaation aikana. Vaikka se on sähkökemiallinen laite, kemiallista reaktiota ei tapahdu.

Mihin superkondensaattori on tarkoitettu? Superkondensaattoreita käytetään energian varastointiin, moottoreiden käynnistämiseen, hybridiajoneuvoissa, lyhytaikaisen virran lähteinä.

Miten superkondensaattori eroaa erityyppisistä akuista? Akku pystyy tuottamaan sähköä itsestään kemiallisen reaktion kautta. Superkondensaattori kerää vain vapautuneen energian.

Missä superkondensaattoria käytetään? Pienikapasiteettisia kondensaattoreita käytetään salamayksiköissä (täysin purkautunut) ja kaikissa järjestelmissä, jotka vaativat suuren määrän purkaus-/latausjaksoja.

SAMANKALTAISET TAVARAT
Tärkein » Artikkelit » Voivatko superkondensaattorit korvata sähköajoneuvojen akut?

Lisää kommentti