kategorier: Udvalgte artikler » Interessante elektriske nyheder
Antal visninger: 40842
Kommentarer til artiklen: 8
Hvad er superkapacitorer
Ionistorer, superkapacitors, ultracapacitors - historien om oprettelse og udvikling af teknologi
Den 7. juni 1962 indgav Robert Reitmayer, en kemiker hos American Standard Oil Company (SOHIO) i Cleveland, Ohio, en patentansøgning med detaljer om mekanismen til opbevaring af elektrisk energi i en dobbeltlagskondensator.
Hvis der er tale om konventionel kondensator Da aluminiumsplader traditionelt blev isoleret med et dielektrisk lag, blev den i opfindelsen foreslåede udførelsesform lagt vægt direkte på pladernes materiale. Elektroderne skulle have forskellig ledningsevne: den ene elektrode skulle have ionisk ledningsevne, og den anden - elektronisk.
I processen med at oplade en kondensator ville der således være en adskillelse af elektroner og positive centre i den elektroniske leder og adskillelse af kationer og anioner i den ioniske leder.
Den elektroniske leder blev foreslået at være fremstillet af porøst kulstof, derefter kunne den ioniske leder være en vandig opløsning af svovlsyre. I dette tilfælde vil ladningen blive gemt ved grænsefladen mellem disse specialledere (det samme dobbeltlag). Potentialeforskellen mellem disse første ionistorer kunne nå en værdi på 1 volt, og kapaciteten - enheder af farader, fordi afstanden mellem pladerne nu var mindre end 5 nanometer.
I 1971 blev licensen overført til det japanske firma NEC, som på det tidspunkt var beskæftiget med alle områder af elektronisk kommunikation. Japanerne havde succes med at promovere teknologi til det kaldte elektronikmarked "Superkondensator".
Syv år senere, i 1978, frigav Panasonic på sin side “Gold Cap”, som også fik succes på dette marked. Succesen blev sikret ved bekvemmeligheden ved at bruge ionistorer til at drive den SRAM-flygtige hukommelse. Imidlertid havde disse ionistorer høj intern modstand, hvilket begrænsede evnen til hurtigt at udtrække energi og derfor indsnævrede anvendelsesområdet meget.
I 1982 udviklede specialister ved American Pinnacle Research Institute (PRI), beliggende i Los Gatos, Californien, og arbejdede med at forbedre elektrode- og elektrolytmaterialer, ekstrem høje energitæthed ionisatorer, der dukkede op på markedet under navnet PRI Ultracapacitor .
Efter 10 år, i 1992, begyndte Maxwell Laboratories (senere omdøbt til Maxwell Technologies, San Diego, Californien, USA) med at udvikle PRI-teknologi kaldet "Boost Caps". Målet nu var at skabe kondensatorer med høj kapacitet med lav modstand for at kunne drive kraftfuldt elektrisk udstyr.
Fig. 1. SAMWHA ELEKTRISK superkapacitator DH5U308W60138TH
I 1999 blev det taiwanske firma UltraCap Technologies Corp. Hun begyndte også at samarbejde med PRI, der på det tidspunkt havde udviklet et ekstremt stort elektrodekaramikkaramik, og i 2001 blev Taiwans første ultrakapacitor med høj kapacitet lanceret. Fra dette øjeblik begyndte den aktive udvikling af teknologi i mange forskningsinstitutter i verden.
Der er også spillere på det russiske marked, så virksomheden Ultracapacitors Phoenix (UKF LLC) er en ingeniørvirksomhed, der specialiserer sig i design, udvikling, produktion og praktisk anvendelse af løsninger og systemer baseret på supercapacitors / ionisatorer. Virksomheden arbejder i tæt samarbejde med de bedste verdensproducenter og overtager aktivt deres oplevelse.
Anvendelse af ionistorer
Ionistorer pr. Farad-enheder har velfortjent brug som backup-strømkilder på mange enheder.Begyndende med styrken i timerne på tv'ere og mikrobølgeovne og slutter med komplekst medicinsk udstyr. Som regel installeres ionistorer på hukommelseskort.
Når du skifter batteri i en video eller kamera, understøtter ionistoren strømmen i de hukommelseskredsløb, der er ansvarlige for indstillingerne, det samme gælder musikcentre, computere og andet lignende udstyr. telefoner, elektroniske elmålere, sikkerhed alarmsystemer, elektroniske måleinstrumenter og medicinsk udstyr - superkondensatorer har fundet anvendelse overalt.
Fig. 2. Superkapacitorer (ionistorer)
Små organiske elektrolytionistorer har en maksimal spænding på ca. 2,5 volt. For at opnå højere tilladte spændinger er ionistorer forbundet til batterier, nødvendigvis ved hjælp af shuntmodstande.
Fordelene ved ionistorer inkluderer: høj ladeafladningshastighed, modstand mod hundretusinder af opladningscyklusser sammenlignet med batterier, lav vægt sammenlignet med elektrolytiske kondensatorer, lav toksicitet, udladningstolerance til nul.
Fig. 3. Uafbrydelig strømforsyning på superkapsler
Fig. 4. Supercapacitor bilmoduler
udsigter
I udviklingen af ionistorer øges deres specifikke kapacitet mere og mere, og sandsynligvis før eller senere vil dette føre til fuldstændig udskiftning af batterier med superkondensatorer i mange tekniske felter.
Nylige studier fra et team af videnskabsfolk ved University of California ved Riverside har vist, at en ny type ionistor er baseret på en porøs struktur, hvor rutheniumoxidpartikler afsættes på grapheneoverlegent med sine bedste kolleger næsten to gange.
Forskere har opdaget, at porerne i "grafenskum" har nanosiseringsmidler, der er egnede til at holde partikler af overgangsmetaloxider. Rutheniumoxid-superkapacitorer er nu den mest lovende mulighed. De arbejder sikkert på en vandig elektrolyt og giver en stigning i lagret energi og øger den tilladte strømstyrke med en faktor på to sammenlignet med de bedste ionistorer, der findes på markedet.
De opbevarer mere energi for hver kubikcentimeter af deres volumen, så det ville være tilrådeligt at udskifte batterierne med dem. Først og fremmest snakker vi om bærbar og implanterbar elektronik, men i fremtiden kan nyheden også være baseret på personlige elektriske køretøjer.
Grafen aflejres lag for lag på nikkelpartikler, der fungerer som en understøtning af carbon nanorør, som sammen med grafen danner en porøs kulstofstruktur. Partikler af rutheniumoxid med en diameter på mindre end 5 nm trænger ind i de opnåede nanoporer af sidstnævnte fra en vandig opløsning. Den specifikke kapacitet for ionistoren baseret på den resulterende struktur er 503 farader pr. Gram, hvilket svarer til en specifik effekt på 128 kW / kg.
Fig. 4. Oplader på en grafen-superkapacitor
Evnen til at skalere denne struktur har allerede lagt grundlaget og lagt grundlaget for at skabe det ideelle middel til opbevaring af energi. Ionistorer baseret på "grafenskum" bestod med succes de første test, hvor de viste evnen til at genoplade mere end otte tusind gange uden forringelse.
Se også på elektrohomepro.com
: