Суперкондензатор

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене

Суперкондензаторите представляват кондензатори с извънредно голям капацитет, които биха могли да заменят широко разпространените в момента химически батерии [1]. Главните материали за производството им са въглеродни нанотръби, бариев титанит (BaTiO3), аерогели и други извънредно порести вещества.[2] Съществуват и прототипни модели, изградени от 90% целулоза и 10% въглеродни нанотръби. Този материал позволява производството на суперкондензатори, които имат същите физически свойства като хартията, но издъжат на по-високи температури (от 37,8 до над 148,9 градуса по Целзий)[3][4].

Енергията в кондензатора се съхранява в статична форма, а не като продукт на електро-химичен процес като в галваничните елементи. Суперкондензаторите могат да бъдат зареждани теоретично безкраен брой пъти. На практика броят на презареждане зависи от използваните суровини и от работната темпрература. Времето им на зареждане е до 10 пъти по-малко в сравнение с времето на зареждане на батерии със същият капацитет.

Суперкондензаторите могат да бъдат използвани като буфер към горивните клетки за застраховане срещу прекъсванията на токоподаване и уравновесяване на напрежението [5]. Засега разходите за съхранен ват не могат да са конкуретни с разходите при производството на батерии [6], но бързото развитие на нанотехнологиите, огромните икономии на мащаба, които биха били достигнати в резултат на огромните глобални пазари, ноу-хауто натрупанано от полупроводниковата индустрия и досегашното развитие на цените на електронните компоненти, както и наличието на сравнително евтини суровини за производство предпоставят бързо падане на цените за съхранен ват.

История[редактиране | edit source]

Първият суперкондензатор, основан на двуслоен механизъм от порест въглероден електрод, е разработен през 1957 година в General Electric[7]. Тогава не имало точно обяснение за явлението. Standard Oil Company, Клийвланд САЩ e била първата компания патентовала през 1966 година апарат, който съхранява енергия използвайки такъв тип двуслойна структура. [8]

Изследователският център Standard Oil of Ohio Research Center е провеждал редица опитит в началото на 60-те години на миналия век. Въпреки практическите успехи на опитите теоретическите обяснения на явленията са били недостатъчни. SOHIO лицензира разработената техника на компанията Nippon Electric през 1971, която лансира на пазара първите продукти, наречени Super Capacitor предназначени за временно съхранение на данни. [9]

Предимства[редактиране | edit source]

спрямо галваничните батерии и акумулаторите са следните:

  • Могат да осигуряват до 10 пъти по-голям ток и мощност в импулса
  • Не изискват поддръжка
  • Времето за зареждане е с пъти по-кратко
  • Имат свойството за отдаване на цялата натрупана електрическа енергия при напрежение 0 V
  • Електрическият заряд практически не намалява при ниски температури, тъй като не е зависим от химична реакция
  • Суперкондензаторите могат да издържат резки температурни промени, вибрации и ударно натоварване [10]
  • Екологичност - като суровини не се използват отровни вещества (за разлика от NiCd и оловните акумулатори).

Недостатъци[редактиране | edit source]

  • голяма част от суперкондензаторите не могат да достигнат високо напрежение, което налага последователното им свързване
  • разреждането им е бързо и много по-голямо в сравнение с това на елекрохимическите батерии. [11]
  • последователното свързване на повече от 3 кондензатора изисква решение за уравновесяване на напрежението в ел. схема [12]
  • по-висока цена на единица съхранена енергия.

Настоящи производствени приложения[редактиране | edit source]

Суперкондензаторите се използват в приложения, изискващи рязко освобождаване на енергия при високо напрежение.

  • като компоненти в светкавиците на камерите на новите модели мобилни телефони. Съществуват прогнози за годишен ръст от 115% [13]
  • като части от електронните схеми на различни видове конвейери, транспортьори, лифтове, асансьори и др. [14]
  • немската компания Diehl Luftfahrt Elektronik използва суперкондензатори като главен енергиен източник за захранването на вратите и аварийните изходи на най-големият пътнически модел самолет - Airbus 380
  • Proton Power Systems е започнала производството на мотокар, който използва ефикасно както горивна клетка така и суперкондензатори в енергийната си система [15]
  • Като главни енергийни източници на mp3 плейъри и други потребителски устройства изискващи сравнително малко количество на енергия [16]

Прототипни приложения[редактиране | edit source]

Toyota Supra HV-R е поставила рекорд на 24-часовото рали "на издръжливост" в Tokachi [17], използвайки суперкондензатори като основен източник на енергия.

Влияние и роля на суперкондензаторите в бъдещето[редактиране | edit source]

Едно масирано навлизане на суперкондзаторите в близките 10 години би преобразило много индустрии. Например автомобилната индустрия би започнала производството на изцяло електрически двигатели - броят на частите на колите би паднал от 5000 на 100, което би се отразило надолу по веригата на доставчиците на части свързани с двигателите за вътрешно горене. Огромните пазари на литиево-йонните батерии биха се прехвърлили изцяло на суперкондензатори. Тенденцията за повишаване на цените на петролните продукти би спряла. Употребата на алтернативни източници на електрическа енергия като вятърна и слънчева би се повишила и подобрила конкурентоспособността си. Някои тепърва прохождащи производства на биогорива биха се превърнали бързо в излишни и нерентабилни.

Вижте също[редактиране | edit source]

Външни препратки[редактиране | edit source]

Източници[редактиране | edit source]