Thể loại: Bài viết nổi bật » Tin tức điện tử thú vị
Số lượt xem: 40842
Bình luận về bài viết: 8
Siêu tụ điện là gì
Ionistors, siêu tụ điện, ultracapacitor - lịch sử của sự sáng tạo và phát triển công nghệ
Vào ngày 7 tháng 6 năm 1962, Robert Reitmayer, một nhà hóa học tại Công ty Dầu Tiêu chuẩn Hoa Kỳ (SOHIO) ở Cleveland, Ohio, đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế chi tiết về cơ chế lưu trữ năng lượng điện trong một tụ điện hai lớp.
Nếu trong tụ điện thông thường Vì các tấm nhôm được cách điện theo cách truyền thống với một lớp điện môi, trong phương án được đề xuất bởi nhà phát minh, sự nhấn mạnh được đặt trực tiếp lên vật liệu tấm. Các điện cực phải có độ dẫn khác nhau: một điện cực phải có độ dẫn ion và điện cực còn lại - điện tử.
Do đó, trong quá trình sạc tụ điện, sẽ có sự phân tách các electron và trung tâm dương trong dây dẫn điện tử, và tách các cation và anion trong dây dẫn ion.
Dây dẫn điện tử được đề xuất làm từ carbon xốp, sau đó dây dẫn ion có thể là dung dịch axit sunfuric. Trong trường hợp này, điện tích sẽ được lưu trữ tại giao diện của các dây dẫn đặc biệt này (cùng một lớp kép). Sự khác biệt tiềm năng của các ionist đầu tiên này có thể đạt tới giá trị 1 volt và điện dung - đơn vị của farad, bởi vì bây giờ khoảng cách giữa các bản là ít hơn 5 nanomet.
Năm 1971, giấy phép được chuyển cho công ty NEC của Nhật Bản, lúc đó đang tham gia vào tất cả các lĩnh vực truyền thông điện tử. Người Nhật đã thành công trong việc thúc đẩy công nghệ cho thị trường điện tử được gọi là "Siêu tụ điện".
Bảy năm sau, vào năm 1978, đến lượt mình, Panasonic đã phát hành phiên bản Vàng Vàng Cap, cũng đạt được thành công tại thị trường này. Thành công được đảm bảo bởi sự tiện lợi của việc sử dụng các ionist để cung cấp năng lượng cho bộ nhớ dễ bay hơi SRAM. Tuy nhiên, các ionist này có điện trở trong cao, làm hạn chế khả năng trích xuất năng lượng nhanh chóng, và do đó thu hẹp đáng kể phạm vi ứng dụng.
Năm 1982, các chuyên gia tại Viện nghiên cứu Pinnacle Hoa Kỳ (PRI), đặt tại Los Gatos, California, nghiên cứu cải tiến vật liệu điện cực và điện phân, đã phát triển các ion hóa mật độ năng lượng cực cao xuất hiện trên thị trường dưới tên gọi PRI Ultracapacitor .
Sau 10 năm, vào năm 1992, Phòng thí nghiệm Maxwell (sau đổi tên thành Maxwell Technologies, San Diego, California, Hoa Kỳ) bắt đầu phát triển công nghệ PRI có tên là "Boost Caps". Mục tiêu bây giờ là tạo ra các tụ điện có công suất cao với điện trở thấp để có thể cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện mạnh mẽ.
Hình. 1. Siêu tụ điện SAMWHA DH5U308W60138TH
Năm 1999, công ty Đài Loan UltraCap Technologies Corp. Cô cũng bắt đầu hợp tác với PRI, người đã phát triển một loại gốm điện cực có diện tích cực lớn vào thời điểm đó, và vào năm 2001, ultracapacitor công suất cao đầu tiên của Đài Loan đã được tung ra. Từ thời điểm này, sự phát triển tích cực của công nghệ bắt đầu ở nhiều viện nghiên cứu trên thế giới.
Ngoài ra còn có người chơi trên thị trường Nga, vì vậy công ty Ultracapacitor Phoenix (UKF LLC) là một công ty kỹ thuật chuyên thiết kế, phát triển, sản xuất và ứng dụng thực tế các giải pháp và hệ thống dựa trên siêu tụ điện / ion hóa. Công ty hợp tác chặt chẽ với các nhà sản xuất tốt nhất thế giới và tích cực tiếp quản kinh nghiệm của họ.
Việc sử dụng các ionistors
Các ionist trên mỗi đơn vị farad đã nhận được sử dụng xứng đáng là nguồn năng lượng dự phòng trong nhiều thiết bị.Bắt đầu với sức mạnh của bộ hẹn giờ của TV và lò vi sóng, và kết thúc bằng các thiết bị y tế phức tạp. Theo quy định, các ionistors được cài đặt trên thẻ nhớ.
Khi thay đổi pin trong video hoặc máy ảnh, ionistor hỗ trợ năng lượng của các mạch nhớ chịu trách nhiệm cho các cài đặt, áp dụng tương tự cho các trung tâm âm nhạc, máy tính và các thiết bị tương tự khác. Điện thoại công tơ điện, hệ thống báo động an ninh, dụng cụ đo điện tử và thiết bị y tế - siêu tụ điện đã tìm thấy ứng dụng ở khắp mọi nơi.
Hình. 2. Các siêu tụ điện (ionistors)
Các ionist điện phân hữu cơ nhỏ có điện áp tối đa khoảng 2,5 volt. Để có được điện áp cho phép cao hơn, các ionist được kết nối với pin, nhất thiết phải sử dụng điện trở shunt.
Những lợi thế của ionistors bao gồm: tốc độ phóng điện cao, khả năng chống hàng trăm ngàn chu kỳ sạc lại so với pin, trọng lượng thấp so với tụ điện, độc tính thấp, dung sai phóng điện về không.
Hình. 3. Cung cấp năng lượng liên tục trên các siêu tụ điện
Hình. 4. Mô-đun siêu xe
Triển vọng
Trong sự phát triển của các ionist, công suất cụ thể của chúng ngày càng tăng lên và trong mọi khả năng, sớm hay muộn điều này sẽ dẫn đến việc thay thế hoàn toàn pin bằng siêu tụ điện trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật.
Các nghiên cứu gần đây của một nhóm các nhà khoa học tại Đại học California tại Riverside đã chỉ ra rằng một loại ion mới dựa trên cấu trúc xốp, nơi các hạt oxit ruthenium được lắng đọng graphenevượt trội so với các đối tác tốt nhất của nó gần như hai lần.
Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng các lỗ của bọt graphene bọt có kích thước nano phù hợp để giữ các hạt oxit kim loại chuyển tiếp. Các siêu tụ điện oxit Ruthenium hiện là lựa chọn hứa hẹn nhất. An toàn để hoạt động trên chất điện phân nước, chúng cung cấp sự gia tăng năng lượng dự trữ và tăng cường độ cho phép theo hệ số hai so với các ionist tốt nhất hiện có trên thị trường.
Họ lưu trữ nhiều năng lượng hơn cho mỗi centimet khối của thể tích của họ, vì vậy nên thay pin bằng chúng. Trước hết, chúng ta đang nói về thiết bị điện tử có thể đeo và cấy ghép được, nhưng trong tương lai, sự mới lạ cũng có thể dựa trên xe điện cá nhân.
Graphene được lắng đọng từng lớp lên các hạt niken, đóng vai trò hỗ trợ cho các ống nano carbon, cùng với graphene tạo thành cấu trúc carbon xốp. Các hạt của oxit ruthenium có đường kính nhỏ hơn 5nm xâm nhập vào các hạt nano thu được sau đó từ dung dịch nước. Công suất cụ thể của ionistor dựa trên cấu trúc kết quả là 503 farads mỗi gram, tương ứng với công suất cụ thể là 128 kW / kg.
Hình. 4. Sạc trên siêu tụ điện graphene
Khả năng mở rộng cấu trúc này đã đặt nền móng và đặt nền tảng cho việc tạo ra các phương tiện lưu trữ năng lượng lý tưởng. Ionistors dựa trên bọt graphene bọt đã vượt qua các thử nghiệm đầu tiên thành công, trong đó họ cho thấy khả năng nạp lại hơn tám nghìn lần mà không bị suy giảm.
Xem thêm tại electro-vi.tomathouse.com
: