Jistgħu s-superkapacitors jissostitwixxu l-batteriji f'vetturi elettriċi?

Karozzi elettriċi u ibridi għandhom għeruq sodi fl-imħuħ tas-sewwieq modern bħala rawnd ġdid fl-evoluzzjoni tal-vetturi. Meta mqabbla mal-mudelli mgħammra bl-ICE, dawn il-vetturi għandhom il-vantaġġi u l-iżvantaġġi tagħhom stess.

Il-vantaġġi dejjem jinkludu tħaddim kwiet, kif ukoll in-nuqqas ta 'tniġġis matul ir-rikba (għalkemm illum li tagħmel batterija waħda għal vettura elettrika tniġġes l-ambjent aktar minn 30 sena ta' tħaddim ta 'magna diesel waħda).

L-iżvantaġġ ewlieni tal-vetturi elettriċi huwa l-bżonn li l-batterija tiġi ċċarġjata. B'rabta ma 'dan, il-manifatturi ewlenin tal-karozzi qed jiżviluppaw diversi għażliet għal kif iżidu l-ħajja tal-batterija u jżidu l-intervall bejn il-ħlasijiet. Waħda minn dawn l-għażliet hija l-użu ta 'superkapacitors.

Ikkunsidra din it-teknoloġija billi tuża l-eżempju ta 'industrija tal-karozzi ġdida - Lamborghini Sian. X'inhuma l-vantaġġi u l-iżvantaġġi ta 'dan l-iżvilupp?

Ġodda fis-suq tal-vetturi elettriċi

Meta Lamborghini jibda jdawwar ibridu, tista 'sserraħ rasek li mhux se tkun verżjoni aktar qawwija tat-Toyota Prius.

Sian, id-debutt tal-kumpanija Taljana ta 'elettrifikazzjoni, hija l-ewwel karozza ibrida ta' produzzjoni (63 unità enormi) li tuża superkapacitors minflok batteriji tal-jone tal-litju.

Ħafna fiżiċi u inġiniera jemmnu li dawn huma ċ-ċwievet għall-mobbiltà elettrika tal-massa, mhux batteriji tal-jone tal-litju. Sian jużahom biex jaħżen l-elettriku u, meta jkun hemm bżonn, jagħtih lill-mutur elettriku żgħir tiegħu.

Il-vantaġġi tas-superkondensaturi

Is-superkapacituri jiċċarġjaw u jirrilaxxaw l-enerġija ħafna aktar malajr mill-biċċa l-kbira tal-batteriji moderni. Barra minn hekk, jistgħu jifilħu għal aktar ċikli ta 'ċarġ u ħatt mingħajr ma jitilfu l-kapaċità.

Fil-każ ta 'Sian, is-supercapacitor isuq mutur elettriku ta' 25 kilowatt li huwa mibni fil-gearbox. Jista 'jew jipprovdi spinta addizzjonali lill-magna tal-kombustjoni interna V6,5 ta' 12 litri ta '785 litri ta' XNUMX żiemel, jew issuq il-karozza sportiva waħedha waqt manuvri ta 'veloċità baxxa bħal parkeġġ.

Peress li l-iċċarġjar huwa mgħaġġel ħafna, dan l-ibridu m'għandux għalfejn jiġi pplaggjat ma 'plagg tal-ħajt jew stazzjon tal-iċċarġjar. Is-superkapacitors jitgħabbew kompletament kull darba li l-vettura tibbrejkja. L-ibridi tal-batterija għandhom ukoll irkupru tal-enerġija tal-ibbrejkjar, iżda huwa bil-mod u jgħin parzjalment biss biex jestendi l-kilometraġġ elettriku.

Is-supercapacitor għandu trump card ieħor kbir ħafna: il-piż. Fil-Lamborghini Sian, is-sistema kollha – il-mutur elettriku flimkien mal-kapaċitatur – iżżid biss 34 kilogramma mal-piż. F'dan il-każ, iż-żieda fil-qawwa hija 33,5 horsepower. Għal tqabbil, il-batterija Renault Zoe waħedha (b'136 horsepower) tiżen madwar 400kg.

Żvantaġġi tas-superkondensaturi

Naturalment, is-supercapacitors għandhom ukoll żvantaġġi meta mqabbla mal-batteriji. Maż-żmien, jakkumulaw enerġija ħafna agħar - jekk Sian ma rikeb għal ġimgħa, m'hemm l-ebda enerġija li fadal fil-kapaċitatur. Iżda hemm ukoll soluzzjonijiet possibbli għal din il-problema. Lamborghini qed taħdem mal-Massachusetts Institute of Technology (MIT) biex toħloq mudell purament elettriku bbażat fuq supercapacitors, il-kunċett famuż Terzo Millenio (It-Tielet Millennju).

bst

Mill-mod, Lamborghini, li hija taħt l-awspiċi tal-Grupp Volkswagen, mhix l-unika kumpanija li qed tesperimenta f'dan il-qasam. Mudelli ibridi Peugeot ilhom snin jużaw supercapacitors, kif għamlu l-mudelli taċ-ċelloli tal-fjuwil tal-idroġenu tat-Toyota u Honda. Il-manifatturi Ċiniżi u Koreani qed jinstallawhom f'xarabanks u trakkijiet elettriċi. U s-sena li għaddiet, Tesla xtrat lil Maxwell Electronics, wieħed mill-akbar produtturi ta 'supercapacitor fid-dinja, sinjal żgur li mill-inqas Elon Musk jemmen fil-futur tat-teknoloġija.

7 fatti ewlenin biex tifhem is-superkondensaturi

1 Kif jaħdmu l-batteriji

It-teknoloġija tal-batteriji hija waħda mill-affarijiet li ilna ħadna bħala mogħtija mingħajr ma naħsbu dwar kif taħdem. Ħafna nies jimmaġinaw li meta niċċarġjaw, aħna sempliċement "ferraw" l-elettriku fil-batterija, bħall-ilma ġo tazza.

Iżda batterija ma taħżinx l-elettriku direttament, iżda tiġġeneraha biss meta tkun meħtieġa minn reazzjoni kimika bejn żewġ elettrodi u fluwidu (l-aktar komuni) li jisseparahom, imsejjaħ elettrolit. F'din ir-reazzjoni, il-kimiċi fiha huma kkonvertiti f'oħrajn. Matul dan il-proċess, l-elettriku jiġi ġġenerat. Meta jkunu kompletament konvertiti, ir-reazzjoni tieqaf - il-batterija tiġi skarikata.

Madankollu, b'batteriji rikarikabbli, ir-reazzjoni tista 'sseħħ ukoll fid-direzzjoni opposta - meta tiċċarġjaha, l-enerġija tibda l-proċess invers, li jerġa' jġib il-kimiċi oriġinali. Dan jista 'jiġi ripetut mijiet jew eluf ta' drabi, iżda inevitabbilment ikun hemm telf. Maż-żmien, sustanzi parassitiċi jibnu fuq l-elettrodi, għalhekk il-ħajja tal-batterija hija limitata (tipikament 3000 sa 5000 ċiklu).

2 Kif jaħdmu l-capacitors

L-ebda reazzjoni kimika ma sseħħ fil-kondensatur. Ħlasijiet pożittivi u negattivi huma ġġenerati esklussivament minn elettriku statiku. Ġewwa l-kapaċitatur hemm żewġ pjanċi tal-metall konduttivi separati minn materjal iżolanti msejjaħ dielettriku.

Iċċarġjar huwa simili ħafna biex togħrok ballun ġo sweater tas-suf sabiex teħel bl-elettriku statiku. Ħlasijiet pożittivi u negattivi jakkumulaw fil-pjanċi, u s-separatur bejniethom, li ma jħallihomx jiġu f'kuntatt, huwa attwalment mezz ta 'ħażna ta' enerġija. Il-kapaċitatur jista 'jiġi ċċarġjat u skarikat anke miljun darba mingħajr telf ta' kapaċità.

3 X'inhuma s-superkondensaturi

Kondensaturi konvenzjonali huma żgħar wisq biex jaħżnu l-enerġija - ġeneralment imkejla f'microfarads (miljuni ta 'farads). Huwa għalhekk li s-supercapacitors ġew ivvintati fis-snin ħamsin. Fl-akbar varjanti industrijali tagħhom, manifatturati minn kumpaniji bħal Maxwell Technologies, il-kapaċità tilħaq diversi eluf ta 'farads, jiġifieri, 1950-10% tal-kapaċità ta' batterija tal-jone tal-litju.

4 Kif jaħdmu s-superkondensaturi

B'differenza capacitors konvenzjonali, m'hemm l-ebda dielettriku. Minflok, iż-żewġ pjanċi huma mgħaddsa f'elettrolit u separati minn saff iżolanti irqiq ħafna. Il-kapaċità ta 'supercapacitor fil-fatt tiżdied hekk kif iż-żona ta' dawn il-pjanċi tiżdied u d-distanza bejniethom tonqos. Biex tiżdied l-erja tal-wiċċ, bħalissa huma miksija b'materjali porużi bħal nanotubi tal-karbonju (tant ċkejkna li 10 biljun minnhom jidħlu f'ċm kwadru wieħed). Is-separatur jista 'jkun molekula waħda biss ħoxna b'saff ta' graphene.

Biex tifhem id-differenza, l-aħjar li taħseb dwar l-elettriku bħala ilma. Kondensur sempliċi mbagħad ikun bħal xugaman tal-karta li jista 'jassorbi ammont limitat. Is-superkapacitor huwa l-isponża tal-kċina fl-eżempju.

5 Batteriji: Vantaġġi u Żvantaġġi

Il-batteriji għandhom vantaġġ wieħed sinifikanti - densità għolja ta 'enerġija, li tippermettilhom jaħżnu ammonti relattivament kbar ta' enerġija f'ġibjun żgħir.

Madankollu, għandhom ukoll ħafna żvantaġġi - piż tqil, ħajja limitata, iċċarġjar bil-mod u rilaxx ta 'enerġija relattivament bil-mod. Barra minn hekk, għall-produzzjoni tagħhom jintużaw metalli tossiċi u sustanzi perikolużi oħra. Il-batteriji huma effiċjenti biss fuq medda ta 'temperatura dejqa, għalhekk ħafna drabi jeħtieġu li jitkessħu jew jissaħħnu, u jnaqqsu l-effiċjenza għolja tagħhom.

6 Superkapacitors: Vantaġġi u Żvantaġġi

Is-supercapacitors huma ħafna eħfef mill-batteriji, il-ħajja tagħhom hija itwal b'mod inkomparabbli, ma jeħtieġu l-ebda sustanza perikoluża, jiċċarġjaw u jirrilaxxaw l-enerġija kważi istantanjament. Peress li kważi m'għandhom l-ebda reżistenza interna, ma jikkunsmawx enerġija biex jiffunzjonaw - l-effiċjenza tagħhom hija 97-98%. Supercapacitors joperaw mingħajr devjazzjonijiet sinifikanti fil-medda kollha minn -40 sa +65 grad Celsius.

L-iżvantaġġ huwa li jaħżnu sinifikament inqas enerġija minn batteriji tal-jone tal-litju.

7 Kontenut ġdid

Anki s-superkapacitors moderni l-aktar avvanzati ma jistgħux jissostitwixxu kompletament il-batteriji f'vetturi elettriċi. Iżda ħafna xjentisti u kumpaniji privati ​​qed jaħdmu biex itejbuhom. Pereżempju, fir-Renju Unit, is-Superdielettriċi qed taħdem b'materjal żviluppat oriġinarjament għall-produzzjoni ta 'lentijiet tal-kuntatt.

Skeleton Technologies qed taħdem bil-grafene, forma allotropika ta 'karbonju. Saff wieħed ħxuna ta 'atomu wieħed huwa 100 darba aktar b'saħħtu minn azzar ta' saħħa għolja, u gramma 1 biss minnha tista 'tkopri 2000 metru kwadru. Il-kumpanija installat supercapacitors tal-grafene f'vannijiet tad-diżil konvenzjonali u kisbet iffrankar ta 'fjuwil ta' 32%.

Minkejja l-fatt li s-superkapacitors għadhom ma jistgħux jissostitwixxu kompletament il-batterija, illum hemm xejra pożittiva fl-iżvilupp ta 'din it-teknoloġija.

Mistoqsijiet u Tweġibiet:

Kif jaħdem supercapacitor? Jaħdem bl-istess mod bħal kapaċitatur ta 'kapaċità għolja. Fiha, l-elettriku jakkumula minħabba l-istatika waqt il-polarizzazzjoni tal-elettrolit. Għalkemm huwa apparat elettrokimiku, ma sseħħ l-ebda reazzjoni kimika fiha.

Għal xiex huwa supercapacitor? Supercapacitors jintużaw biex jaħżnu l-enerġija, jibdew muturi, f'vetturi ibridi, bħala sorsi ta 'kurrent għal żmien qasir.

Kif huwa supercapacitor differenti minn tipi differenti ta 'batteriji? Il-batterija hija kapaċi tiġġenera l-elettriku waħedha permezz ta 'reazzjoni kimika. Is-supercapacitor jaħżen biss l-enerġija rilaxxata.

Fejn jintuża l-Ionistor? Kondensaturi ta 'kapaċità baxxa jintużaw fil-flashlights (iskariki kompletament) u fi kwalunkwe sistema li teħtieġ numru kbir ta' ċikli ta 'skarika / ċarġ.