Njẹ awọn supercapacitors le rọpo awọn batiri ninu awọn ọkọ ina?

Awọn ọkọ ayọkẹlẹ onina ati awọn arabara ni fidimule ninu awọn ero ti ọkọ ayọkẹlẹ ode oni bi iyipo tuntun ninu itankalẹ awọn ọkọ ayọkẹlẹ. Ti a ṣe afiwe si awọn awoṣe ti o ni ipese ICE, awọn ọkọ wọnyi ni awọn anfani ati ailagbara tiwọn.

Awọn anfani nigbagbogbo pẹlu iṣiṣẹ idakẹjẹ, bii isansa ti idoti nigba gigun (botilẹjẹpe loni ṣiṣe batiri kan fun ọkọ ayọkẹlẹ ina ba ayika jẹ diẹ sii ju ọdun 30 ti iṣiṣẹ ti ẹrọ diesel kan).

Aṣiṣe akọkọ ti awọn ọkọ ina jẹ iwulo lati gba agbara si batiri naa. Ni asopọ pẹlu eyi, awọn aṣelọpọ ọkọ ayọkẹlẹ ti n ṣe agbekalẹ ọpọlọpọ awọn aṣayan fun bi o ṣe le mu igbesi aye batiri pọ si ati mu aarin laarin awọn idiyele pọ si. Ọkan ninu awọn aṣayan wọnyi ni lilo awọn supercapacitors.

Wo imọ -ẹrọ yii ni lilo apẹẹrẹ ti ile -iṣẹ ọkọ ayọkẹlẹ tuntun - Lamborghini Sian. Kini awọn anfani ati alailanfani ti idagbasoke yii?

Titun ni ọja ọkọ ayọkẹlẹ ina

Nigbati Lamborghini bẹrẹ yiyi arabara kan, o le ni idaniloju pe kii yoo jẹ ẹya ti o lagbara diẹ sii ti Toyota Prius.

Sian, akọkọ ti ile-iṣẹ itanna itanna Italia, jẹ ọkọ ayọkẹlẹ arabara iṣelọpọ akọkọ (ẹniti o pa awọn ẹya 63) lati lo awọn agbara agbara giga dipo awọn batiri litiumu-ion.

Ọpọlọpọ awọn onimọ-jinlẹ ati awọn onise-ẹrọ gbagbọ pe wọn mu bọtini si iṣipopada itanna nla, dipo awọn batiri litiumu-dẹlẹ. Sian lo awọn wọnyi lati fi ina pamọ ati, nigbati o nilo, ifunni rẹ si ọkọ ayọkẹlẹ ina kekere rẹ.

Awọn anfani ti supercapacitors

Awọn Supercapacitors gba agbara ati tu agbara silẹ ni iyara pupọ ju awọn batiri lọpọlọpọ lọ. Ni afikun, wọn le koju idiyele diẹ sii pataki ati awọn iyipo isun laisi agbara pipadanu.

Ninu ọran ti Sian, supercapacitor n ṣe awakọ ọkọ ina mọnamọna 25-kilowatt ti a ṣepọ sinu apoti jia. O le pese afikun afikun si ẹrọ sisun inu ti 6,5 horsepower 12-lita V785, tabi wakọ ọkọ ayọkẹlẹ ere idaraya funrararẹ lakoko awọn ọgbọn iyara kekere bii paati.

Niwọn igba gbigba agbara ti yara pupọ, arabara yii ko nilo lati wa ni edidi sinu iṣan ogiri tabi ibudo gbigba agbara. Supercapacitors ti gba agbara ni kikun ni gbogbo igba ti awọn idaduro ọkọ. Awọn arabara Batiri tun ni imularada agbara idaduro, ṣugbọn o lọra ati pe apakan iranlọwọ nikan lati faagun maileji ina.

Supercapacitor ni kaadi ipè nla miiran: iwuwo. Ni Lamborghini Sian, gbogbo eto - ina mọnamọna pẹlu kapasito - ṣe afikun awọn kilo 34 nikan si iwuwo naa. Ni idi eyi, ilosoke ninu agbara jẹ 33,5 horsepower. Fun lafiwe, batiri Renault Zoe nikan (pẹlu 136 horsepower) wọn ni ayika 400kg.

Alailanfani ti supercapacitors

Nitoribẹẹ, supercapacitors tun ni awọn alailanfani ni akawe si awọn batiri. Ni akoko pupọ, wọn ṣajọpọ agbara pupọ buru - ti Sian ko ba gùn fun ọsẹ kan, ko si agbara ti o ku ninu kapasito. Ṣugbọn awọn ojutu tun ṣee ṣe si iṣoro yii. Lamborghini n ṣiṣẹ pẹlu Massachusetts Institute of Technology (MIT) lati ṣẹda awoṣe ina mọnamọna ti o da lori awọn supercapacitors, olokiki Terzo Millenio (Ẹgbẹrun Ọdun Kẹta).

bc

Nipa ọna, Lamborghini, ti o wa labẹ awọn iṣeduro ti Volkswagen Group, kii ṣe ile-iṣẹ nikan ti o ṣe idanwo ni agbegbe yii. Awọn awoṣe arabara Peugeot ti nlo supercapacitors fun awọn ọdun, bii Toyota ati awọn awoṣe sẹẹli idana hydrogen Honda. Awọn aṣelọpọ Kannada ati Korea n gbe wọn sinu awọn ọkọ akero ina ati awọn ọkọ nla. Ati ni ọdun to koja, Tesla ra Maxwell Electronics, ọkan ninu awọn olupilẹṣẹ supercapacitor ti o tobi julọ ni agbaye, ami idaniloju pe o kere Elon Musk gbagbọ ni ojo iwaju imọ-ẹrọ.

Awọn otitọ bọtini 7 fun oye supercapacitors

1 Bawo ni awọn batiri ṣe n ṣiṣẹ

Imọ-ẹrọ batiri jẹ ọkan ninu awọn ohun ti a ti gba fun igba pipẹ lai ronu nipa bi o ṣe n ṣiṣẹ. Pupọ eniyan ro pe nigba gbigba agbara, a kan “tú” ina sinu batiri, bi omi sinu gilasi kan.

Ṣugbọn batiri ko tọju ina mọnamọna taara, ṣugbọn o ṣe ipilẹṣẹ nikan nigbati o nilo nipasẹ iṣesi kemikali laarin awọn amọna meji ati omi kan (julọ julọ) ti o ya wọn sọtọ, ti a pe ni electrolyte. Ninu iṣesi yii, awọn kemikali ti o wa ninu rẹ yipada si awọn miiran. Lakoko ilana yii, itanna ti wa ni ipilẹṣẹ. Nigbati wọn ba yipada patapata, iṣesi yoo duro - batiri naa ti yọkuro.

Sibẹsibẹ, pẹlu awọn batiri ti o gba agbara, ifarabalẹ tun le waye ni idakeji - nigbati o ba gba agbara, agbara bẹrẹ ilana iyipada, eyi ti o mu awọn kemikali atilẹba pada. Eyi le tun ṣe ni awọn ọgọọgọrun tabi ẹgbẹẹgbẹrun awọn akoko, ṣugbọn laiṣe pe awọn adanu wa. Ni akoko pupọ, awọn nkan parasitic ṣe agbero lori awọn amọna, nitorinaa igbesi aye batiri ni opin (ni deede 3000 si awọn iyipo 5000).

2 Bawo ni awọn kapasito ṣiṣẹ

Ko si awọn aati kẹmika ti o waye ninu kọnputa. Awọn idiyele ti o dara ati odi ni ipilẹṣẹ iyasọtọ nipasẹ ina aimi. Inu kapasito ni awọn awo irin irin idari meji ti o yapa nipasẹ ohun elo idabobo ti a pe ni aisi-itanna.

Gbigba agbara jẹ iru kanna si fifọ rogodo sinu aṣọ siweta ti woolen ki o di pẹlu ina aimi. Awọn idiyele to dara ati odi kojọpọ ninu awọn awo, ati oluyapa laarin wọn, eyiti o ṣe idiwọ wọn lati bọ si ifọwọkan, jẹ ọna gangan lati tọju agbara. A le gba agbara kapasito naa ki o gba agbara paapaa ni awọn akoko miliọnu kan laisi pipadanu agbara.

3 Kini supercapacitors

Mora capacitors ti wa ni kekere ju lati fi agbara – maa won ni microfarads (milionu ti farads). Eyi ni idi ti awọn supercapacitors ni a ṣe ni awọn ọdun 1950. Ninu awọn iyatọ ile-iṣẹ ti o tobi julọ, ti iṣelọpọ nipasẹ awọn ile-iṣẹ bii Maxwell Technologies, agbara naa de ọpọlọpọ ẹgbẹrun farads, iyẹn ni, 10-20% ti agbara ti batiri lithium-ion.

4 Bawo ni supercapacitors ṣiṣẹ

Ko mora capacitors, nibẹ ni ko si dielectric. Dipo, awọn awo meji ti wa ni immersed ninu ohun elekitiroti ati niya nipasẹ kan tinrin idabobo Layer. Agbara ti supercapacitor gaan gaan bi agbegbe ti awọn awo wọnyi n pọ si ati aaye laarin wọn dinku. Lati mu agbegbe dada pọ si, wọn ti wa ni bo pẹlu awọn ohun elo la kọja bi awọn nanotubes erogba (eyiti o kere ti 10 bilionu ti wọn baamu ni cm onigun mẹrin kan). Iyapa le jẹ moleku kan ṣoṣo nipọn pẹlu Layer ti graphene.

Lati ni oye iyatọ, o dara julọ lati ronu ina bi omi. Agbara kapasito kan yoo lẹhinna dabi aṣọ inura iwe ti o le fa iye to loye kan. Supercapacitor jẹ sponge ibi idana ninu apẹẹrẹ.

Awọn batiri 5: Aleebu ati Awọn konsi

Awọn batiri ni anfani pataki kan - iwuwo agbara giga, eyiti o fun laaye laaye lati ṣafipamọ agbara ti o tobi pupọ ni ifiomipamo kekere kan.

Sibẹsibẹ, wọn tun ni ọpọlọpọ awọn alailanfani - iwuwo iwuwo, igbesi aye to lopin, gbigba agbara lọra ati itusilẹ agbara ti o lọra. Ni afikun, awọn irin majele ati awọn nkan ti o lewu miiran ni a lo fun iṣelọpọ wọn. Awọn batiri jẹ daradara nikan lori iwọn otutu ti o dín, nitorina wọn nilo nigbagbogbo lati tutu tabi kikan, dinku ṣiṣe giga wọn.

6 Supercapacitors: Aleebu ati konsi

Supercapacitors jẹ fẹẹrẹfẹ pupọ ju awọn batiri lọ, igbesi aye wọn jẹ gigun ti ko ni afiwe, wọn ko nilo eyikeyi awọn nkan ti o lewu, wọn gba agbara ati tu agbara silẹ lẹsẹkẹsẹ. Niwọn igba ti wọn ko ni resistance ti inu, wọn ko jẹ agbara lati ṣiṣẹ - ṣiṣe wọn jẹ 97-98%. Supercapacitors ṣiṣẹ laisi awọn iyapa pataki ni gbogbo sakani lati -40 si +65 iwọn Celsius.

Aṣiṣe ni pe wọn tọju agbara ti o kere si pataki ju awọn batiri litiumu-dẹlẹ lọ.

7 Akoonu tuntun

Paapaa awọn supercapacitors igbalode ti o ni ilọsiwaju julọ ko le rọpo awọn batiri patapata ninu awọn ọkọ ina. Ṣugbọn ọpọlọpọ awọn onimo ijinlẹ sayensi ati awọn ile-iṣẹ aladani n ṣiṣẹ lati mu wọn dara. Fun apẹẹrẹ, ni Ilu Gẹẹsi, Superdielectrics n ṣiṣẹ pẹlu ohun elo ti a dagbasoke ni akọkọ fun iṣelọpọ awọn tojú olubasọrọ.

Awọn Imọ-ẹrọ Skeleton n ṣiṣẹ pẹlu graphene, fọọmu allotropic ti erogba. Layer kan atomu nipọn ni 100 igba ni okun sii ju irin ti o ga, ati pe gram 1 nikan le bo awọn mita mita 2000. Ile-iṣẹ fi sori ẹrọ supercapacitors graphene ni awọn ayokele Diesel ti aṣa ati ṣaṣeyọri awọn ifowopamọ epo 32%.

Bi o ti jẹ pe otitọ pe awọn supercapacitors ṣi ko le rọpo batiri patapata, loni aṣa rere wa ninu idagbasoke imọ-ẹrọ yii.

Awọn ibeere ati idahun:

Bawo ni supercapacitor ṣiṣẹ? O ṣiṣẹ ni ọna kanna bi kapasito agbara-giga. Ninu rẹ, ina ti wa ni akojo nitori aimi nigba ti polarization ti awọn electrolyte. Botilẹjẹpe o jẹ ẹrọ elekitirokemika, ko si iṣesi kẹmika kan ti o waye.

Kini supercapacitor fun? Supercapacitors ti wa ni lilo fun ibi ipamọ agbara, ti o bere Motors, ni arabara awọn ọkọ ti, bi awọn orisun ti kukuru-oro lọwọlọwọ.

Bawo ni supercapacitor ṣe yatọ si awọn oriṣiriṣi awọn batiri? Batiri naa lagbara lati ṣe ina mọnamọna funrararẹ nipasẹ iṣesi kemikali. Supercapacitor nikan kojọpọ agbara ti o tu silẹ.

Nibo ni Supercapacitor ti lo? Awọn capacitors agbara kekere ni a lo ni awọn iwọn filasi (igbasilẹ ni kikun) ati ni eyikeyi eto ti o nilo nọmba nla ti idasilẹ / awọn iyipo idiyele.