Supercondensadores - super e incluso ultra
A cuestión da eficiencia, velocidade, capacidade e seguridade da batería estase a converter nun dos principais problemas globais. No sentido de que o subdesenvolvemento nesta zona ameaza con estancar toda a nosa civilización técnica.
Recentemente escribimos sobre a explosión das baterías de iones de litio nos teléfonos. A súa capacidade aínda insatisfactoria e a carga lenta certamente molestaron a Elon Musk ou a calquera outro entusiasta dos vehículos eléctricos máis dunha vez. Levamos moitos anos escoitando falar de varias innovacións nesta área, pero aínda non hai ningún avance que dea algo mellor no uso diario. Non obstante, hai tempo que se fala moito do feito de que as baterías se poden substituír por capacitores de carga rápida, ou máis ben da súa versión "super".
Por que os capacitores comúns non esperan un gran avance? A resposta é sinxela. Un quilo de gasolina é aproximadamente 4. quilovatios-hora de enerxía. A batería do modelo Tesla ten unhas 30 veces menos enerxía. Un quilogramo de masa do capacitor é só 0,1 kWh. Non é necesario explicar por que os capacitores comúns non son axeitados para un novo papel. A capacidade dunha batería de iones de litio moderna tería que ser varios centos de veces maior.
Un supercondensador ou ultracondensador é un tipo de capacitor electrolítico que, en comparación cos condensadores electrolíticos clásicos, ten unha capacitancia eléctrica extremadamente alta (da orde de varios miles de faradios), cunha tensión de funcionamento de 2-3 V. A maior vantaxe dos supercondensadores é tempos de carga e descarga moi curtos en comparación con outros dispositivos de almacenamento de enerxía (por exemplo, baterías). Isto permítelle aumentar a subministración de enerxía 10 kW por kilogramo de peso do capacitor.
Un dos modelos de ultracondensadores dispoñibles no mercado.
Logros en laboratorios
Os últimos meses trouxeron moita información sobre novos prototipos de supercondensadores. A finais de 2016, soubemos, por exemplo, que un grupo de científicos da Universidade de Florida Central creou novo proceso de creación de supercondensadores, aforrando máis enerxía e soportando máis de 30 XNUMX. ciclos de carga/descarga. Se substituímos as baterías por estes supercondensadores, non só poderiamos cargar un teléfono intelixente en segundos, senón que sería suficiente para máis dunha semana de uso, dixo aos medios Nitin Chowdhary, membro do equipo de investigación. . Científicos de Florida crean supercondensadores a partir de millóns de microfíos revestidos cun material bidimensional. Os fíos do cable son moi bos condutores de electricidade, o que permite a carga e descarga rápida do capacitor, e o material bidimensional que os cubre permite almacenar grandes cantidades de enerxía.
Científicos da Universidade de Teherán en Irán, que producen estruturas porosas de cobre en solucións de amoníaco como material de electrodos, adhírense a un concepto algo similar. Os británicos, pola súa banda, optan por xeles como os que se usan nas lentes de contacto. Alguén máis levou os polímeros ao taller. A investigación e os conceptos son infinitos en todo o mundo.
Científicos implicados proxecto ELECTROGRAFO (Eléctrodos a base de grafeno para aplicacións de supercondensadores), financiado pola UE, estivo traballando na produción en masa de materiais de electrodos de grafeno e na aplicación de electrólitos líquidos iónicos respectuosos co medio ambiente a temperatura ambiente. Os científicos esperan iso o grafeno substituirá o carbón activado (AC) utilízase nos electrodos dos supercondensadores.
Os investigadores produciron aquí óxidos de grafito, dividíronos en láminas de grafeno e despois incrustaron as follas nun supercondensador. En comparación cos electrodos baseados en CA, os electrodos de grafeno teñen mellores propiedades adhesivas e maior capacidade de almacenamento de enerxía.
Embarque de pasaxeiros: o tranvía está cargando
Os centros de investigación dedícanse á investigación e á creación de prototipos, e os chineses puxeron en práctica supercondensadores. A cidade de Zhuzhou, na provincia de Hunan, presentou recentemente o primeiro tranvía de fabricación chinesa alimentado por supercondensadores (2), o que significa que non require unha liña aérea. O tranvía funciona con pantógrafos instalados nas paradas. Unha carga completa leva uns 30 segundos, polo que ten lugar durante o embarque e o desembarque dos pasaxeiros. Isto permite que o vehículo percorre 3-5 km sen enerxía externa, o que é suficiente para chegar á seguinte parada. Ademais, recupera ata o 85% da enerxía ao frear.
As posibilidades de uso práctico dos supercondensadores son numerosas: desde sistemas enerxéticos, pilas de combustible, células solares ata vehículos eléctricos. Recentemente, a atención dos especialistas remachou o uso de supercondensadores en vehículos eléctricos híbridos. Unha pila de combustible con diafragma de polímero carga un supercondensador, que despois almacena a enerxía eléctrica utilizada para alimentar un motor. Os ciclos rápidos de carga/descarga do SC pódense usar para suavizar a potencia máxima necesaria da pila de combustible, proporcionando un rendemento case uniforme.
Parece que xa estamos no limiar da revolución dos supercondensadores. A experiencia demostra, non obstante, que convén conter os excesos de entusiasmo para non confundirse e non quedarse cunha batería vella descargada nas mans.
