Supercapacitors - सुपर र अल्ट्रा पनि
ब्याट्रीको दक्षता, गति, क्षमता र सुरक्षाको मुद्दा अहिले प्रमुख विश्वव्यापी समस्याहरू मध्ये एक बन्दै गएको छ। यस अर्थमा कि यस क्षेत्रमा अल्पविकासले हाम्रो सम्पूर्ण प्राविधिक सभ्यतालाई ठप्प पार्ने खतरा छ।
हामीले भर्खरै फोनहरूमा लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू विस्फोट गर्ने बारे लेख्यौं। तिनीहरूको अझै पनि असन्तोषजनक क्षमता र ढिलो चार्जिंगले पक्कै पनि एलोन मस्क वा अन्य कुनै पनि विद्युतीय सवारी उत्साहीहरूलाई एक पटक भन्दा बढी रिसाएको छ। हामीले धेरै वर्षदेखि यस क्षेत्रमा विभिन्न आविष्कारहरूको बारेमा सुन्दै आएका छौं, तर त्यहाँ अझै पनि कुनै सफलता छैन जसले दैनिक प्रयोगमा केही राम्रो दिन सक्छ। यद्यपि, केहि समयको लागि त्यहाँ ब्याट्रीहरू छिटो-चार्जिङ क्यापेसिटरहरू, वा तिनीहरूको "सुपर" संस्करणको साथ बदल्न सकिन्छ भन्ने तथ्यको बारेमा धेरै कुरा भएको छ।
किन सामान्य क्यापेसिटरहरूले सफलताको आशा गर्दैनन्? जवाफ सरल छ। एक किलोग्राम पेट्रोल लगभग 4. किलोवाट-घण्टा ऊर्जा हो। टेस्ला मोडलको ब्याट्रीमा करिब ३० गुणा कम ऊर्जा छ। एक किलोग्राम क्यापेसिटर मास मात्र ०.१ kWh हो। सामान्य क्यापेसिटरहरू नयाँ भूमिकाको लागि उपयुक्त छैनन् भनेर व्याख्या गर्न आवश्यक छैन। आधुनिक लिथियम-आयन ब्याट्रीको क्षमता धेरै सय गुणा ठूलो हुनुपर्छ।
सुपरक्यापेसिटर वा अल्ट्राक्यापेसिटर एक प्रकारको इलेक्ट्रोलाइटिक क्यापेसिटर हो जुन क्लासिकल इलेक्ट्रोलाइटिक क्यापेसिटरहरूको तुलनामा, 2-3 V को अपरेटिङ भोल्टेजको साथ (धेरै हजार फराडहरूको क्रममा) अत्यधिक उच्च विद्युतीय क्यापेसिटन्स हुन्छ। supercapacitors को सबैभन्दा ठूलो फाइदा हो धेरै छोटो चार्ज र डिस्चार्ज समय अन्य ऊर्जा भण्डारण यन्त्रहरूको तुलनामा (जस्तै ब्याट्रीहरू)। यसले तपाईंलाई बिजुली आपूर्ति बढाउन अनुमति दिन्छ 10 kW प्रति किलोग्राम क्यापेसिटर वजन.
बजार मा उपलब्ध ultracapacitors को मोडेल मध्ये एक।
प्रयोगशालाहरूमा उपलब्धिहरू
भर्खरका महिनाहरूले नयाँ सुपर क्यापेसिटर प्रोटोटाइपहरूको बारेमा धेरै जानकारी ल्याएका छन्। 2016 को अन्त्यमा, हामीले सिक्यौं, उदाहरणका लागि, केन्द्रीय फ्लोरिडा विश्वविद्यालयका वैज्ञानिकहरूको समूहले सिर्जना गरेको supercapacitors बनाउन को लागी नयाँ प्रक्रिया, अधिक ऊर्जा बचत र 30 XNUMX भन्दा बढी सामना गर्दै। चार्ज/डिस्चार्ज चक्र। यदि हामीले यी सुपर क्यापेसिटरहरूले ब्याट्रीहरू प्रतिस्थापन गर्यौं भने, हामीले सेकेन्डमा स्मार्टफोन चार्ज गर्न मात्र सक्षम हुने छैनौं, तर यो एक हप्ता भन्दा बढी प्रयोगको लागि पर्याप्त हुनेछ, अनुसन्धान टोलीका सदस्य नितिन चौधरीले मिडियालाई भने। । फ्लोरिडाका वैज्ञानिकहरूले दुई-आयामी सामग्रीको साथ लेपित लाखौं माइक्रोवायरहरूबाट सुपर क्यापेसिटरहरू सिर्जना गर्छन्। केबलका स्ट्र्यान्डहरू बिजुलीका धेरै राम्रो कन्डक्टरहरू हुन्, जसले क्यापेसिटरलाई छिटो चार्ज र डिस्चार्ज गर्न अनुमति दिन्छ, र तिनीहरूलाई ढाक्ने दुई-आयामी सामग्रीले ठूलो मात्रामा ऊर्जा भण्डारण गर्न अनुमति दिन्छ।
इरानको तेहरान विश्वविद्यालयका वैज्ञानिकहरू, जसले इलेक्ट्रोड सामग्रीको रूपमा अमोनिया समाधानमा छिद्रपूर्ण तामाको संरचनाहरू उत्पादन गर्छन्, केही हदसम्म समान अवधारणाको पालना गर्छन्। ब्रिटिशहरू, बारीमा, कन्ट्याक्ट लेन्सहरूमा प्रयोग हुने जस्ता जेलहरू रोज्छन्। अरू कसैले पोलिमरहरू कार्यशालामा लगे। अनुसन्धान र अवधारणाहरू संसारभर अनन्त छन्।
संलग्न वैज्ञानिकहरू इलेक्ट्रोग्राफ परियोजना (Graphene-based Electrodes for Supercapacitor Applications), EU द्वारा वित्त पोषित, ग्राफिन इलेक्ट्रोड सामग्रीको ठूलो उत्पादन र कोठाको तापक्रममा वातावरण मैत्री आयनिक तरल इलेक्ट्रोलाइट्सको प्रयोगमा काम गरिरहेको छ। बैज्ञानिकहरुको अपेक्षा छ ग्राफिनले सक्रिय कार्बनलाई प्रतिस्थापन गर्नेछ (AC) सुपर क्यापेसिटरको इलेक्ट्रोडमा प्रयोग गरिन्छ।
अन्वेषकहरूले यहाँ ग्रेफाइट अक्साइडहरू उत्पादन गरे, तिनीहरूलाई ग्रेफिनको पानाहरूमा विभाजित गरे, र त्यसपछि पानाहरूलाई सुपर क्यापेसिटरमा इम्बेड गरे। एसी-आधारित इलेक्ट्रोडको तुलनामा, ग्राफिन इलेक्ट्रोडमा राम्रो टाँसने गुण र उच्च ऊर्जा भण्डारण क्षमता छ।
बोर्डिङ यात्रुहरू - ट्राम चार्ज भइरहेको छ
विज्ञान केन्द्रहरू अनुसन्धान र प्रोटोटाइपिङमा संलग्न छन्, र चिनियाँहरूले सुपर क्यापेसिटरहरू अभ्यासमा राखेका छन्। हुनान प्रान्तको झुझाउ सहरले भर्खरै सुपर क्यापेसिटर (२) द्वारा संचालित पहिलो चिनियाँ निर्मित ट्रामको अनावरण गर्यो, जसको मतलब यसलाई ओभरहेड लाइनको आवश्यकता पर्दैन। ट्राम स्टपहरूमा स्थापित प्यान्टोग्राफहरूद्वारा संचालित हुन्छ। पूर्ण चार्ज हुन करिब ३० सेकेन्ड लाग्छ, त्यसैले यो यात्रुहरूको बोर्डिङ र अवतरणको समयमा हुन्छ। यसले गाडीलाई बाह्य शक्ति बिना 2-30 किमी यात्रा गर्न अनुमति दिन्छ, जुन अर्को स्टपमा पुग्न पर्याप्त छ। थप रूपमा, ब्रेक लगाउँदा यसले 3% ऊर्जा पुन: प्राप्त गर्दछ।
सुपरक्यापेसिटरहरूको व्यावहारिक प्रयोगका लागि सम्भावनाहरू धेरै छन् - ऊर्जा प्रणाली, इन्धन कक्षहरू, सौर्य कक्षहरूदेखि विद्युतीय सवारीहरू सम्म। भर्खरै, विशेषज्ञहरूको ध्यान हाइब्रिड इलेक्ट्रिक सवारीहरूमा सुपर क्यापेसिटरहरूको प्रयोगमा जोडिएको छ। एक पोलिमर डायाफ्राम ईन्धन सेलले सुपर क्यापेसिटर चार्ज गर्दछ, जसले त्यसपछि इन्जिनलाई पावर गर्न प्रयोग हुने विद्युतीय ऊर्जा भण्डार गर्दछ। SC को द्रुत चार्ज/डिस्चार्ज चक्रहरू लगभग एकसमान कार्यसम्पादन प्रदान गर्दै, इन्धन सेलको आवश्यक शिखर शक्तिलाई सहज बनाउन प्रयोग गर्न सकिन्छ।
यस्तो देखिन्छ कि हामी पहिले नै सुपर क्यापेसिटर क्रान्तिको थ्रेसहोल्डमा छौं। तथापि, अनुभवले देखाउँछ कि यो उत्साहको अत्यधिक मात्रालाई रोक्न लायक छ ताकि भ्रममा नपरोस् र तपाईंको हातमा डिस्चार्ज गरिएको पुरानो ब्याट्री नछोड्नुहोस्।
