Informacije

Bi lahko ultrakondenzatorji zamenjali baterije v prihodnjih električnih vozilih?

Bi lahko ultrakondenzatorji zamenjali baterije v prihodnjih električnih vozilih?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ultrakondenzatorji so super. Toda ali bi lahko v prihodnjih električnih vozilih uspešno zamenjali baterije?

Ultrakondenzatorji imajo pomembne prednosti pred baterijami, navsezadnje so veliko lažji, hitrejši za polnjenje, varnejši in nestrupeni. Obstajajo pa nekatera področja, kjer baterije z njimi obrišejo tla. Vsaj za zdaj.

POVEZANE: TESLA POTEKNE V INOVACIJE BATERIJ "PROBOR"

Z nedavnimi pridobitvami proizvajalcev ultrakondenzatorjev s strani Tesle bi lahko ultrakondenzatorji skorajda izpraznili baterije kot vir energije za električne avtomobile.

Kaj je ultrakondenzator?

Ultrakondenzatorji, imenovani tudi superkondenzatorji, dvoslojni kondenzatorji ali elektrokemični kondenzatorji, so vrsta sistema za shranjevanje energije, ki v zadnjih letih postaja vse bolj priljubljena. Lahko si jih predstavljamo kot križ med običajnim kondenzatorjem in baterijo, vendar se od obeh razlikujeta.

Ultrakondenzatorji imajo zelo visoko kapacitivnost v primerjavi s svojimi tradicionalnimi alternativami - od tod tudi ime. Tako kot baterija imajo celice ultrakondenzatorja pozitivno in negativno elektrodo, ločeno z elektrolitom. Toda za razliko od baterij ultrakondenzatorji energijo shranjujejo elektrostatično (na enak način kot kondenzator) in ne kemično kot baterija.

Ultrakondenzatorji imajo tudi dielektrični separator, ki deli elektrolit - tako kot kondenzator. Ta notranja celična struktura omogoča ultrakondenzatorjem zelo veliko gostoto shranjevanja energije, zlasti v primerjavi z običajnim kondenzatorjem.

Ultrakondenzatorji res shranijo manj energije kot podobno velika baterija. Svojo energijo pa lahko sprostijo veliko hitreje, saj odvajanje ni odvisno od kemijske reakcije, ki poteka.

Druga velika prednost ultrakondenzatorjev je ta, da jih je mogoče ogromnokrat napolniti z malo ali brez razgradnje (več kot 1 milijon cikli polnjenja / praznjenja niso redki). To je zato, ker pri polnjenju ne pride do fizičnih ali kemičnih sprememb.

Iz tega razloga se superkondenzatorji pogosto uporabljajo v aplikacijah, ki zahtevajo številne hitre cikle polnjenja / praznjenja in ne dolgotrajno kompaktno shranjevanje energije, kot so ojačevalniki avtomobilov in napajalniki.

Elektroda, ki se najpogosteje uporablja za ultrakondenzatorje, je ogljik v različnih oblikah, kot so aktivno oglje, tkanine iz ogljikovih vlaken, ogljik iz karbida, ogljikov aerogel, grafit (grafen) in ogljikove nanocevke (CNT).

Kako napolniti ultrakondenzator?

Ko se na pozitivno in negativno ploščo kondenzatorja uporabi napetostna razlika, se začne polniti. Po navedbah University of Battery: "To je podobno kopičenju električnega naboja pri hoji po preprogi. Dotik predmeta sprošča energijo skozi prst."

Nekateri prvi primeri te tehnologije so bili razviti v poznih petdesetih letih pri General Electricu, vendar takrat ni bilo izvedljivih komercialnih aplikacij. Do devetdesetih let bi bil potreben napredek v znanosti o materialih in proizvodnji, da bi izboljšali delovanje ultrakondenzatorjev in znižali njihove stroške, da bi postali poslovno upravičeni.

Kako delujejo ultrakondenzatorji?

Kot smo se dotaknili zgoraj, ultrakondenzatorji delujejo tako, da med največjimi obdobji porabe energije oddajajo hitre izbruhe energije, nato pa zajamejo in hitro shranijo odvečno energijo, ki bi se sicer lahko izgubila.

Iz tega razloga so odličen kompliment za primarne vire energije, saj se polnijo in izpraznijo zelo hitro in učinkovito.

Čeprav imajo baterije veliko energije, jih napolnijo v nekaj urah. Nasprotno pa se kondenzatorji, še posebej ultrakondenzatorji, skoraj takoj napolnijo, vendar lahko shranijo le majhne količine energije.

Iz tega razloga so ultrakondenzatorji odlična rešitev, kadar se mora sistem hitro polniti in mu ni treba dolgo časa shranjevati električne energije. Prav tako tehtajo manj kot baterije, stanejo manj in na splošno ne vsebujejo strupenih kovin ali škodljivih materialov.

Ali lahko ultrakondenzatorji zamenjajo baterije?

Odgovor na to vprašanje je zelo odvisen od tega, čemu bodo namenjeni. Vsak ima prednosti in slabosti. Kot smo že omenili, imajo baterije veliko višje energija gostoto kot ultrakondenzatorji.

To pomeni, da so primernejši za aplikacije z večjo gostoto energije ali kadar mora naprava delovati dlje časa z enim polnjenjem. Ultrakondenzatorji imajo veliko več moč gostote kot baterije. Zaradi tega so idealni za aplikacije z visokim odtokom, kot je napajanje električnega vozila.

Kot smo že omenili, imajo ultrakondenzatorji tudi veliko daljšo življenjsko dobo kot baterije. Običajna baterija lahko zdrži okoli 2000-3000 ciklov polnjenja in praznjenja, medtem ko lahko ultrakondenzatorji običajno vzdržijo več kot 1,000,000. To lahko pomeni velike prihranke pri materialih in stroških.

Ultrakondenzatorji so tudi veliko varnejši in bistveno manj strupeni. Ne vsebujejo škodljivih kemikalij ali težkih kovin in je veliko manj verjetno, da eksplodirajo kot baterije.

Poleg tega imajo ultrakondenzatorji veliko večji obseg delovanja kot baterije. Pravzaprav na tem področju premagajo baterije, saj lahko delujejo v razponu med njimi -40 do +65 stopinj Celzija.

Ultrakondenzatorje je mogoče polniti in prazniti tudi veliko hitreje kot baterije, običajno v nekaj sekundah, in so pri samopraznjenju veliko bolj učinkoviti kot baterije.

Številni ultrakondenzatorji imajo tudi veliko daljšo življenjsko dobo kot baterije. Nekatere, na primer celice SkelCap, lahko shranite toliko časa 15 let v času z malo ali brez upada zmogljivosti.

Kot pri večini tehnologije je tudi pri uporabi ultrakondenzatorjev glavno gonilo razmerje med stroški in koristmi. Ultrakondenzatorji so navadno dolgoročno bolj ekonomična izbira za aplikacije, ki potrebujejo kratke izbruhe energije.

Baterije pa so veliko boljša izbira za aplikacije, ki sčasoma zahtevajo stalen, nizek tok.

Bi lahko ultrakondenzatorji zamenjali baterije v prihodnjih električnih avtomobilih?

Kot smo videli, so ultrakondenzatorji najbolj primerni za situacije, ko je v kratkem času potrebno veliko energije. Kar zadeva električne avtomobile, bi to pomenilo, da bi imeli prednosti pred akumulatorji, ko bi vozilo potrebovalo izbruhe energije - na primer med pospeševanjem.

Pravzaprav je to točno to, kar je Toyota storila s konceptnim avtomobilom Yaris Hybrid-R, ki uporablja superkondenzator za uporabo med pospeševanjem.

Tudi PSA Peugeot Citroen je začel uporabljati ultrakondenzatorje kot del svojih sistemov za varčevanje z gorivom start-stop. To omogoča veliko hitrejši začetni pospešek.

Mazdin sistem i-ELOOP uporablja tudi ultrakondenzatorje za shranjevanje energije med pojemkom. Shranjena moč se nato uporabi za sisteme za ustavitev in zagon motorja.

Superkondenzatorji se uporabljajo tudi za hitro polnjenje napajalnikov v hibridnih avtobusih, ko gredo od postanka do postanka.

Kadar se hibridna energija uporablja zgolj za delovanje, vprašanja, kot sta domet in sposobnost zadrževanja napolnjenosti, niso tako pomembna - in zato nekateri vrhunski proizvajalci, kot je Lamborghini, v svoje hibride začenjajo vključevati tudi e-motorje s superkondenzatorskim pogonom. .

Vendar ultrakondenzatorji v večini električnih vozil še niso nadomestek za baterije. Li-ionske baterije bodo verjetno bližajoče se napajanje električnih vozil v bližnji in daljni prihodnosti.

Mnogi verjamejo, da je bolj verjetno, da bodo ultrakondenzatorji med upočasnjevanjem postali bolj običajni kot sistemi za regeneracijo moči. To shranjeno moč lahko nato ponovno uporabite med obdobji pospeševanja in ne neposredne zamenjave baterij.

Glede na to študijo pa bi lahko uporabili tudi hibridna vozila namesto baterij, kadar je "potreba po moči manjša od moči električnega motorja; ko je potreba po moči vozila večja od moči elektromotorja, motor deluje tako, da zadosti potrebam po moči v vozilu in zagotavlja moč za polnjenje superkondenzatorske enote. "

Nedavne raziskave superkondenzatorjev na osnovi grafena bi lahko privedle tudi do napredka pri uporabi superkondenzatorjev v električnih avtomobilih. Ena študija znanstvenikov z univerze Rice in tehnološke univerze Queensland je povzročila dva prispevka, objavljena vČasopis o virih električne energije inNanotehnologija.

Predlagali so raztopino, sestavljeno iz dveh slojev grafena, med katerimi je elektrolitska plast. Ta nastali film je močan, tanek in lahko v kratkem času sprosti velike količine energije.

Ti dejavniki so dani - navsezadnje gre za superkondenzator. Ta študija se razlikuje od tega, da raziskovalci predlagajo, da bi lahko novi, tanjši ultrakondenzatorji v prihodnjih električnih vozilih nadomestili večje baterije.

To bi lahko vključevalo tudi vključevanje ultrakondenzatorjev na primer v karoserijske plošče, strešne obloge, tla in celo vrata. Teoretično bi to lahko vozilu zagotovilo vso potrebno energijo in postalo bistveno lažje od električnih vozil na baterije.

Tak EV bi se polnil tudi precej hitreje kot sedanja vozila na baterije. Toda kot vsi ultrakondenzatorji tudi ta rešitev ne more zadržati toliko energije kot običajne baterije.

"V prihodnosti upamo, da bo superkondenzator razvit za shranjevanje več energije kot Li-Ion baterija, hkrati pa ohrani sposobnost sproščanja svoje energije do 10 krat hitreje - kar pomeni, da bi lahko avtomobil v celoti napajali superkondenzatorji v njegovih karoserijskih ploščah, «je povedal soavtor študije Jinzhang Liu.

"Po enem polnjenju bi ta avto lahko vozil do 500km (310 milj) - podobno kot avtomobil na bencinski pogon in več kot podvoji sedanjo mejo električnega avtomobila. "

Zdi se zanimiv čas pred nami. Pazi na ta prostor.


Poglej si posnetek: Bobo Bike reklamni i električni četverocikl (Maj 2022).