Categories: Articles destacats » Notícies elèctriques interessants
Nombre de visualitzacions: 40842
Comentaris sobre l'article: 8
Què són els supercondensadors
Ionistors, supercondensadors, ultracapacitadors: la història de la creació i el desenvolupament de la tecnologia
El 7 de juny de 1962, Robert Reitmayer, químic de la American Standard Oil Company (SOHIO) de Cleveland, Ohio, va presentar una sol·licitud de patent que detallava el mecanisme per emmagatzemar energia elèctrica en un condensador de doble capa.
Si és endins condensador convencional Com que les plaques d'alumini eren aïllades tradicionalment amb una capa dielèctrica, en la realització proposada per l'inventor, l'èmfasi es posava directament sobre el material de la placa. Els elèctrodes havien de tenir una conductivitat diferent: un elèctrode havia de tenir conductivitat iònica i l'altre - electrònic.
Així, en el procés de càrrega d’un condensador, hi hauria una separació d’electrons i centres positius en el conductor electrònic, i separació de cations i anions en el conductor iònic.
Es va proposar que el conductor electrònic fos de carboni porós, llavors el conductor iònic podria ser una solució aquosa d’àcid sulfúric. En aquest cas, la càrrega s’emmagatzemaria a la interfície d’aquests conductors especials (la mateixa doble capa). La diferència de potencial d’aquests primers ionistes podria assolir un valor d’1 vol i la unitat de capacitança de farads, ja que ara la distància entre les plaques era inferior a 5 nanòmetres.
El 1971, la llicència es va transferir a l'empresa japonesa NEC, que aleshores es dedicava a totes les àrees de comunicació electrònica. Els japonesos van tenir èxit en promoure la tecnologia al mercat anomenat electrònic "Supercapacitor".
Set anys després, el 1978, Panasonic, al seu torn, va llançar el condensador d'or, que també va obtenir èxit en aquest mercat. L’èxit es va assegurar per la comoditat d’utilitzar ionistors per alimentar la memòria volàtil SRAM. Tanmateix, aquests ionistes tenien una alta resistència interna, cosa que limitava la capacitat d’extreure energia ràpidament, i per tant reduïen molt la gamma d’aplicacions.
El 1982, especialistes del American Pinnacle Research Institute (PRI), situat a Los Gatos, Califòrnia, que treballen per millorar els materials d’electrodes i electròlits, van desenvolupar ionitzadors de densitat d’energia extremadament alta que van aparèixer al mercat amb el nom de “PRI Ultracapacitor”. .
Al cap de deu anys, el 1992, els laboratoris Maxwell (més tard rebatejats Maxwell Technologies, San Diego, Califòrnia, EUA) van començar a desenvolupar la tecnologia PRI anomenada "Boost Caps". L’objectiu ara era crear condensadors d’alta capacitat amb baixa resistència per tal de poder alimentar equips elèctrics potents.
Fig. 1. Supercapacitor elèctric SAMWHA DH5U308W60138TH
L’any 1999, l’empresa taiwanesa UltraCap Technologies Corp. També va començar a col·laborar amb PRI, que havia desenvolupat un elèctrode de gran superfície per a ceràmics i, fins al 2001, es va llançar el primer ultracapacitor de Taiwan. A partir d’aquest moment, el desenvolupament actiu de la tecnologia va començar a molts instituts de recerca del món.
També hi ha jugadors al mercat rus, de manera que l’empresa Ultracapacitors Phoenix (UKF LLC) és una empresa d’enginyeria especialitzada en el disseny, desenvolupament, producció i aplicació pràctica de solucions i sistemes basats en supercapacitadors / ionitzadors. L’empresa treballa en estreta col·laboració amb els millors fabricants mundials i es reprèn activament de la seva experiència.
L’ús d’ionistes
Els ionistors per unitats farad han rebut un merescut ús com a fonts d’energia de còpia de seguretat en molts dispositius.Començant per la potència dels temporitzadors de televisors i forns de microones i acabant amb complexos dispositius mèdics. Per regla general, els ionistes s’instal·len a les targetes de memòria.
Quan canvieu la bateria d’un vídeo o càmera, l’ionistor suporta la potència dels circuits de memòria responsables de la configuració, el mateix s’aplica als centres de música, ordinadors i altres equips similars. Telèfons Mesuradors electrònics d’electricitat, sistemes d'alarma de seguretat, instruments de mesura electrònica i aparells mèdics: els supercondensadors han trobat aplicació a tot arreu.
Fig. 2. Supercondensadors (ionistes)
Els ionistes d'electròlits orgànics petits tenen un voltatge màxim d'uns 2,5 volts. Per obtenir voltatges més elevats, els ionistes es connecten a bateries, necessàriament mitjançant resistències de shunt.
Els avantatges dels ionistes inclouen: elevada taxa de descàrrega, resistència a centenars de milers de cicles de recàrrega en comparació amb les bateries, baix pes en comparació amb condensadors electrolítics, baixa toxicitat, tolerància a descàrrega a zero.
Fig. 3. Alimentació ininterrompuda als supercondensadors
Fig. 4. Mòduls del cotxe supercondensador
Perspectives
En el desenvolupament d’ionistes, la seva capacitat específica està augmentant cada cop més i, amb tota probabilitat, tard o d’hora això comportarà la substitució completa de les bateries per supercapacitors en molts àmbits tècnics.
Estudis recents realitzats per un equip de científics de la Universitat de Califòrnia a Riverside han demostrat que un nou tipus d’ionistor es basa en una estructura porosa, on es dipositen partícules d’òxid de ruteni. grafenesuperior als seus millors homòlegs gairebé dues vegades.
Els investigadors han descobert que els porus d '"escuma de grafè" tenen nanositzacions adequades per a contenir partícules d'òxids de metall de transició. Els supercondensadors d'òxid de ruteni són ara l'opció més prometedora. Funcionant de forma segura en un electròlit aquós, proporcionen un augment de l’energia emmagatzemada i augmenten l’amperament admissible en un factor de dos en comparació amb els millors ionistes disponibles al mercat.
Emmagatzemen més energia per cada centímetre cúbic del seu volum, per la qual cosa seria convenient substituir-ne les bateries. En primer lloc, estem parlant d’electrònica portable i implantable, però, en el futur, la novetat també es pot basar en vehicles elèctrics personals.
El grafè es diposita capa per capa sobre partícules de níquel, que actua com a suport per als nanotubs de carboni, que juntament amb el grafè formen una estructura de carboni porós. Les partícules d'òxid de ruteni amb un diàmetre inferior a 5 nm penetren a les nanopores obtingudes d'aquest últim a partir d'una solució aquosa. La capacitat específica de l'ionistor basada en l'estructura resultant és de 503 farads per gram, que correspon a una potència específica de 128 kW / kg.
Fig. 4. Carregador d’un supercapacitor de grafè
La capacitat d’escala d’aquesta estructura ja ha fonamentat i fonamentat per crear el mitjà ideal per emmagatzemar energia. Els ionistors basats en “escuma de grafeno” van superar amb èxit les primeres proves, on van mostrar la capacitat de recarregar més de vuit mil vegades sense deteriorar-se.
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com
: