Apa supercapacitor bisa ngganti batere ing kendaraan listrik?

Mobil listrik lan hibrida wis bosok ing pikirane pengendara modern minangka babak anyar ing evolusi kendaraan. Dibandhingake karo model sing dilengkapi ICE, kendharaan iki duwe kaluwihan lan kekurangan dhewe-dhewe.

Keuntungan kasebut mesthi kalebu operasi sepi, uga ora ana polusi sajrone plancongan (sanajan saiki nggawe siji batere kanggo kendaraan listrik ngregeti lingkungan luwih saka 30 taun operasi mesin diesel tunggal).

Kerugian utama kendaraan listrik yaiku kudu ngisi batere. Gegayutan karo iki, pabrikan mobil utama nggawe macem-macem pilihan kanggo nambah umur batere lan nambah interval antarane biaya. Salah sawijining pilihan yaiku nggunakake supercapacitor.

Coba teknologi iki nggunakake conto industri mobil anyar - Lamborghini Sian. Apa kaluwihan lan kekurangan pangembangan iki?

Anyar ing pasar kendaraan listrik

Nalika Lamborghini miwiti nggawe hibrida, sampeyan bisa yakin manawa ora bakal dadi versi Toyota Prius sing luwih kuat.

Sian, debut perusahaan listrik Italia, minangka mobil hibrida diproduksi kanthi massal (sing paling gedhe 63 unit) nggunakake supercapacitors tinimbang baterai lithium-ion.

Akeh ahli fisika lan insinyur percaya yen duwe kunci mobilitas listrik gedhe banget, tinimbang batere lithium-ion. Sian nggunakake iki kanggo nyimpen listrik lan, yen prelu, diparingake menyang motor listrik sing cilik.

Kaluwihan supercapacitors

Supercapacitor ngisi daya lan ngeculake energi luwih cepet tinimbang batere modern. Kajaba iku, dheweke bisa tahan luwih akeh siklus lan siklus debit tanpa ilang kapasitas.

Ing kasus Sian, supercapacitor nyopir motor listrik 25 kilowatt sing dipasang ing kothak gir. Iki bisa menehi dorongan tambahan kanggo mesin pembakaran internal 6,5 tenaga kuda 12 liter V785, utawa nyopir mobil sport dhewe sajrone manuver kecepetan kayata parkir.

Amarga pengisian daya cepet banget, hibrida iki ora prelu dipasang ing stopkontak utawa stasiun pengisian daya. Supercapacitors kebak saben-saben kendaraan rem. Hibrida baterei uga duwe pemulihan energi rem, nanging alon lan mung sebagian bisa nambah jarak listrik.

Supercapacitor duwe kertu trump liyane sing gedhe banget: bobot. Ing Lamborghini Sian, kabeh sistem - motor listrik plus kapasitor - nambah bobot mung 34 kilogram. Ing kasus iki, Tambah ing daya 33,5 daya kuda. Kanggo comparison, baterei Renault Zoe piyambak (karo 136 daya kuda) bobot watara 400kg.

Kerugian supercapacitors

Mesthi, supercapacitors uga duwe cacat dibandhingake baterei. Swara wektu, padha nglumpukake energi akeh Samsaya Awon - yen Sian wis ora numpak kanggo minggu, ora ana energi kiwa ing kapasitor. Nanging ana uga solusi sing bisa kanggo masalah iki. Lamborghini nggarap Massachusetts Institute of Technology (MIT) kanggo nggawe model listrik murni adhedhasar superkapasitor, konsep Terzo Millenio (Millennium Katelu) sing misuwur.

bst

Miturut cara, Lamborghini, sing ana ing sangisore naungan Volkswagen Group, ora mung perusahaan sing nyoba ing wilayah iki. Model hibrida Peugeot wis pirang-pirang taun nggunakake superkapasitor, uga model sel bahan bakar hidrogen Toyota lan Honda. Pabrikan Cina lan Korea dipasang ing bus lan truk listrik. Lan taun kepungkur, Tesla tuku Maxwell Electronics, salah sawijining produsen supercapacitor paling gedhe ing donya, minangka tandha manawa paling ora Elon Musk percaya karo masa depan teknologi kasebut.

7 kasunyatan utama kanggo ngerti supercapacitors

1 Cara kerja batere

Teknologi baterei minangka salah sawijining perkara sing wis suwe ditindakake tanpa mikir babagan cara kerjane. Umume wong mbayangake yen nalika ngisi daya, kita mung "nyedhot" listrik menyang baterei, kaya banyu menyang gelas.

Nanging baterei ora nyimpen listrik langsung, nanging mung ngasilake nalika dibutuhake dening reaksi kimia antarane rong elektroda lan adi (paling umum) misahake, disebut elektrolit. Ing reaksi iki, bahan kimia ing njero diowahi dadi liyane. Sajrone proses iki, listrik diasilake. Nalika lagi rampung diowahi, reaksi mandheg - baterei kosong.

Nanging, kanthi baterei sing bisa diisi ulang, reaksi kasebut uga bisa kedadeyan ing arah sing ngelawan - nalika sampeyan ngisi daya, energi kasebut miwiti proses mbalikke, sing mulihake bahan kimia asli. Iki bisa diulang atusan utawa ewonan, nanging mesthi ana kerugian. Suwe-suwe, zat-zat parasit numpuk ing elektroda, mula umur baterei diwatesi (biasane 3000 nganti 5000 siklus).

2 Kepiye cara kapasitor

Ora ana reaksi kimia ing kondensor kasebut. Biaya positif lan negatif digawe sacara eksklusif kanthi listrik statis. Ing njero kapasitor ana rong piring logam konduktif sing dipisahake karo bahan insulasi sing diarani dielektrik.

Ngisi daya mirip banget karo nggeser bal menyang sweter wol dadi nemplek nganggo listrik statis. Ngisi daya sing positif lan negatif ing piring, lan pamisah ing antarane, sing ngalangi kontak, sejatine minangka cara kanggo nyimpen energi. Kapasitor bisa diisi daya lan dibuwang nganti kaping pirang-pirang yuta tanpa kapasitas ilang.

3 Apa sing diarani supercapacitor

Kapasitor konvensional cilik banget kanggo nyimpen energi - biasane diukur ing mikrofarad (yuta farad). Iki sebabe superkapasitor diciptakake ing taun 1950-an. Ing varian industri paling gedhe, diprodhuksi dening perusahaan kayata Maxwell Technologies, kapasitas tekan sawetara ewu farad, yaiku, 10-20% saka kapasitas baterei lithium-ion.

4 Cara kerja supercapacitor

Ora kaya kapasitor konvensional, ora ana dielektrik. Nanging, rong piring kasebut dicelupake ing elektrolit lan dipisahake kanthi lapisan insulasi sing tipis banget. Kapasitansi superkapasitor bener-bener mundhak amarga area piring kasebut mundhak lan jarak antarane piring kasebut saya suda. Kanggo nambah area lumahing, lagi dilapisi karo bahan keropos kayata karbon nanotube (dadi cilik sing 10 milyar padha pas siji cm persegi). Pemisah mung bisa dadi siji molekul kanthi lapisan graphene.

Kanggo ngerteni bedane, luwih becik mikir listrik kaya banyu. Kapasitor sederhana banjur bakal dadi kaya andhuk kertas sing bisa nyedhot jumlah winates. Supercapacitor yaiku spons pawon ing conto.

5 Batere: Keuntungan lan Kekurangan

Baterei duwe kauntungan sing signifikan - Kapadhetan energi sing dhuwur, sing ngidini nyimpen energi sing relatif gedhe ing reservoir cilik.

Nanging, padha uga duwe akeh cacat - bobot abot, urip winates, daya alon lan release energi relatif alon. Kajaba iku, logam beracun lan zat mbebayani liyane digunakake kanggo produksi. Baterei mung efisien sajrone sawetara suhu sing sempit, mula asring kudu digawe adhem utawa digawe panas, nyuda efisiensi sing dhuwur.

6 Supercapacitors: Keuntungan lan Kekurangan

Superkapasitor luwih entheng tinimbang baterei, umure luwih suwe, ora mbutuhake zat sing mbebayani, ngisi daya lan ngeculake energi kanthi cepet. Amarga meh ora ana resistensi internal, dheweke ora nggunakake energi kanggo fungsine - efisiensine 97-98%. Supercapacitors operate tanpa panyimpangan sing signifikan ing kabeh sawetara saka -40 kanggo +65 derajat Celsius.

Kerugian kasebut yaiku nyimpen energi sing sithik banget tinimbang batere lithium-ion.

7 Konten anyar

Malah supercapacitor modern paling canggih ora bisa ngganti batere karo kendaraan listrik. Nanging akeh ilmuwan lan perusahaan swasta ngupayakake nambah. Contone, ing Inggris, Superdielectrics nggarap materi sing asline digawe kanggo produksi lensa kontak.

Skeleton Technologies nggarap graphene, wangun alotropik karbon. Siji lapisan siji atom kandel 100 kaping kuwat saka baja dhuwur-kekuatan, lan mung 1 gram bisa nutupi 2000 meter persegi. Perusahaan kasebut nginstal superkapasitor graphene ing van diesel konvensional lan entuk irit bahan bakar 32%.

Sanajan kasunyatane supercapacitors ora bisa ngganti batere kanthi lengkap, saiki ana tren positif ing pangembangan teknologi iki.

Pitakonan & Jawaban:

Kepiye cara kerja superkapasitor? Kerjane kanthi cara sing padha karo kapasitor kapasitas dhuwur. Ing kono, listrik akumulasi amarga statis sajrone polarisasi elektrolit. Sanajan piranti kasebut minangka piranti elektrokimia, ora ana reaksi kimia.

Apa supercapacitor kanggo? Superkapasitor digunakake kanggo panyimpenan energi, wiwitan motor, ing kendaraan hibrida, minangka sumber arus jangka pendek.

Kepiye supercapacitor beda karo macem-macem jinis baterei? Baterei bisa ngasilake listrik dhewe liwat reaksi kimia. Supercapacitor mung accumulates energi dirilis.

Ngendi Supercapacitor digunakake? Kapasitor kapasitas rendah digunakake ing unit lampu kilat (dibuwang kanthi lengkap) lan ing sistem apa wae sing mbutuhake akeh siklus discharge / pangisian daya.