Սուպերկոնդենսատորներ - սուպեր և նույնիսկ ուլտրա

Մարտկոցի արդյունավետության, արագության, հզորության և անվտանգության խնդիրն այժմ դառնում է գլխավոր գլոբալ խնդիրներից մեկը։ Այն առումով, որ այս ոլորտում թերզարգացումը սպառնում է լճացնել մեր ողջ տեխնիկական քաղաքակրթությունը։

Վերջերս գրել էինք հեռախոսներում լիթիում-իոնային մարտկոցների պայթելու մասին։ Նրանց դեռևս անբավարար հզորությունը և դանդաղ լիցքավորումը, անշուշտ, մեկ անգամ չէ, որ զայրացրել են Իլոն Մասկին կամ էլեկտրական մեքենաների ցանկացած այլ սիրահարի: Մենք երկար տարիներ լսում ենք այս ոլորտում տարբեր նորարարությունների մասին, բայց դեռևս չկա այնպիսի բեկում, որը ավելի լավ բան կտա առօրյա օգտագործման մեջ։ Սակայն որոշ ժամանակ է, ինչ շատ է խոսվում այն ​​մասին, որ մարտկոցները կարելի է փոխարինել արագ լիցքավորվող կոնդենսատորներով, ավելի ճիշտ՝ դրանց «սուպեր» տարբերակով։

Ինչու՞ սովորական կոնդենսատորները բեկման հույս չունեն: Պատասխանը պարզ է. Մեկ կիլոգրամ բենզինը մոտավորապես 4. կվտ/ժ էներգիա է։ Tesla մոդելի մարտկոցն ունի մոտ 30 անգամ ավելի քիչ էներգիա։ Կոնդենսատորի զանգվածի կիլոգրամը կազմում է ընդամենը 0,1 կՎտժ: Պետք չէ բացատրել, թե ինչու սովորական կոնդենսատորները հարմար չեն նոր դերի համար: Ժամանակակից լիթիում-իոնային մարտկոցի հզորությունը պետք է մի քանի հարյուր անգամ ավելի մեծ լինի:

Սուպերկոնդենսատորը կամ գերկոնդենսատորը էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորների տեսակ է, որը, համեմատած դասական էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորների հետ, ունի չափազանց բարձր էլեկտրական հզորություն (մի քանի հազար ֆարադների կարգի), 2-3 Վ աշխատանքային լարմամբ: Սուպերկոնդենսատորների ամենամեծ առավելությունն այն է լիցքավորման և լիցքաթափման շատ կարճ ժամանակներ համեմատած էներգիայի պահպանման այլ սարքերի հետ (օրինակ՝ մարտկոցներ): Սա թույլ է տալիս մեծացնել էլեկտրամատակարարումը մինչև 10 կՎտ մեկ կիլոգրամ կոնդենսատորի քաշի համար.

Շուկայում առկա ուլտրակոնդենսատորների մոդելներից մեկը:

Ձեռքբերումներ լաբորատորիաներում

Վերջին ամիսները շատ տեղեկություններ բերեցին նոր գերկոնդենսատորների նախատիպերի մասին: 2016 թվականի վերջին մենք իմացանք, օրինակ, որ Կենտրոնական Ֆլորիդայի համալսարանի մի խումբ գիտնականներ ստեղծել են. սուպերկոնդենսատորների ստեղծման նոր գործընթաց, խնայելով ավելի շատ էներգիա և դիմակայելով ավելի քան 30 XNUMX: լիցքավորման/լիցքաթափման ցիկլեր. Եթե ​​մարտկոցները փոխարինեինք այս սուպերկոնդենսատորներով, ոչ միայն կկարողանայինք սմարթֆոն լիցքավորել վայրկյանների ընթացքում, այլև դա բավարար կլիներ մեկ շաբաթից ավելի օգտագործման համար, լրատվամիջոցներին ասել է հետազոտական ​​խմբի անդամ Նիտին Չոուդարին։ . Ֆլորիդայի գիտնականները սուպերկոնդենսատորներ են ստեղծում միլիոնավոր միկրոլարերից, որոնք պատված են երկչափ նյութով: Մալուխի շղթաները էլեկտրական հոսանքի շատ լավ հաղորդիչներ են, որոնք թույլ են տալիս արագ լիցքավորել և լիցքավորել կոնդենսատորը, իսկ դրանք ծածկող երկչափ նյութը թույլ է տալիս մեծ քանակությամբ էներգիա կուտակել:

Իրանում Թեհրանի համալսարանի գիտնականները, որոնք արտադրում են ծակոտկեն պղնձի կառուցվածքներ ամոնիակային լուծույթներում որպես էլեկտրոդի նյութ, հավատարիմ են փոքր-ինչ նման հայեցակարգին: Բրիտանացիներն իրենց հերթին նախընտրում են այնպիսի գելեր, ինչպիսիք են կոնտակտային ոսպնյակներում օգտագործվողները: Մեկ ուրիշը պոլիմերները տարել է արտադրամաս։ Հետազոտություններն ու գաղափարները անվերջ են ամբողջ աշխարհում:

Գիտնականները ներգրավված են ԷԼԵԿՏՐՈԳՐԱՖ նախագիծ (Գրաֆենի վրա հիմնված էլեկտրոդներ սուպերկոնդենսատորների կիրառման համար), որը ֆինանսավորվում է ԵՄ-ի կողմից, աշխատում է գրաֆենի էլեկտրոդային նյութերի զանգվածային արտադրության և սենյակային ջերմաստիճանում էկոլոգիապես մաքուր իոնային հեղուկ էլեկտրոլիտների կիրառման վրա: Գիտնականները դա են ակնկալում գրաֆենը կփոխարինի ակտիվացված ածխածինին (AC) օգտագործվում է գերկոնդենսատորների էլեկտրոդներում։

Հետազոտողները այստեղ արտադրել են գրաֆիտի օքսիդներ, դրանք բաժանել գրաֆենի թիթեղների և այնուհետև դրանք տեղադրել գերկոնդենսատորի մեջ: Համեմատած AC-ի վրա հիմնված էլեկտրոդների հետ՝ գրաֆենի էլեկտրոդներն ունեն ավելի լավ կպչուն հատկություններ և էներգիայի պահպանման ավելի բարձր հզորություն:

Ուղևորների նստեցում՝ տրամվայը լիցքավորում է

Հետազոտական ​​կենտրոնները զբաղվում են հետազոտություններով և նախատիպերով, իսկ չինացիները գործնականում կիրառել են գերկոնդենսատորները։ Հունան նահանգի Չժուչժոու քաղաքում վերջերս ներկայացվեց չինական արտադրության առաջին տրամվայը, որն աշխատում է գերկոնդենսատորներով (2), ինչը նշանակում է, որ այն օդային գիծ չի պահանջում: Տրամվայը սնվում է կանգառներում տեղադրված պանտոգրաֆներով։ Ամբողջական լիցքավորումը տևում է մոտ 30 վայրկյան, ուստի այն տեղի է ունենում ուղևորների նստելու և իջնելու ժամանակ։ Սա թույլ է տալիս մեքենային անցնել 3-5 կմ առանց արտաքին հոսանքի, ինչը բավարար է հաջորդ կանգառ հասնելու համար։ Բացի այդ, արգելակելիս այն վերականգնում է էներգիայի մինչև 85%-ը:

Գերկոնդենսատորների գործնական կիրառման հնարավորությունները բազմաթիվ են՝ էներգետիկ համակարգերից, վառելիքի բջիջներից, արևային մարտկոցներից մինչև էլեկտրական մեքենաներ: Վերջերս մասնագետների ուշադրությունը բևեռվել է հիբրիդային էլեկտրական մեքենաներում սուպերկոնդենսատորների օգտագործման վրա: Պոլիմերային դիֆրագմային վառելիքի բջիջը լիցքավորում է գերկոնդենսատորը, որն այնուհետև կուտակում է էլեկտրական էներգիան, որն օգտագործվում է շարժիչը սնուցելու համար: SC-ի արագ լիցքավորման/լիցքաթափման ցիկլերը կարող են օգտագործվել վառելիքի բջիջի պահանջվող առավելագույն հզորությունը հարթելու համար՝ ապահովելով գրեթե միատեսակ կատարում:

Թվում է, թե մենք արդեն գերկոնդենսատորների հեղափոխության շեմին ենք։ Փորձը ցույց է տալիս, սակայն, որ արժե զսպել ոգևորության ավելցուկները, որպեսզի չշփոթվեք և ձեր ձեռքերում չմնաք լիցքաթափված հին մարտկոցով։