Supercondensadors: super i fins i tot ultra
El tema de l'eficiència, la velocitat, la capacitat i la seguretat de la bateria s'està convertint en un dels principals problemes globals. En el sentit que el subdesenvolupament en aquesta zona amenaça d'estancar tota la nostra civilització tècnica.
Recentment vam escriure sobre l'explosió de bateries d'ions de liti als telèfons. La seva capacitat encara insatisfactòria i la seva càrrega lenta han molestat Elon Musk o qualsevol altre entusiasta dels vehicles elèctrics més d'una vegada. Fa molts anys que sentim parlar de diverses innovacions en aquesta àrea, però encara no hi ha cap avenç que doni alguna cosa millor en l'ús quotidià. Tanmateix, des de fa temps es parla molt del fet que les bateries es poden substituir per condensadors de càrrega ràpida, o més aviat la seva versió "super".
Per què els condensadors normals no esperen un avenç? La resposta és senzilla. Un quilogram de gasolina és aproximadament 4. quilowatts-hora d'energia. La bateria del model Tesla té unes 30 vegades menys energia. Un quilogram de massa del condensador és només 0,1 kWh. No cal explicar per què els condensadors normals no són adequats per a un nou paper. La capacitat d'una bateria moderna d'ions de liti hauria de ser diversos centenars de vegades més gran.
Un supercondensador o ultracondensador és un tipus de condensador electrolític que, en comparació amb els condensadors electrolítics clàssics, té una capacitat elèctrica extremadament alta (de l'ordre de diversos milers de farads), amb una tensió de funcionament de 2-3 V. El major avantatge dels supercondensadors és temps de càrrega i descàrrega molt curts en comparació amb altres dispositius d'emmagatzematge d'energia (per exemple, bateries). Això us permet augmentar la font d'alimentació 10 kW per quilogram de pes del condensador.
Un dels models d'ultracondensadors disponibles al mercat.
Assoliments en laboratoris
Els darrers mesos han aportat molta informació sobre nous prototips de supercondensadors. A finals del 2016 vam saber, per exemple, que un grup de científics de la Universitat de Florida Central va crear nou procés de creació de supercondensadors, estalviant més energia i suportant més de 30 XNUMX. cicles de càrrega/descàrrega. Si haguéssim de substituir les bateries per aquests supercondensadors, no només podríem carregar un telèfon intel·ligent en segons, sinó que seria suficient per a més d'una setmana d'ús, va dir Nitin Chowdhary, membre de l'equip d'investigació, als mitjans de comunicació. . . Els científics de Florida creen supercondensadors a partir de milions de microfills recoberts amb un material bidimensional. Els fils del cable són molt bons conductors de l'electricitat, permetent una ràpida càrrega i descàrrega del condensador, i el material bidimensional que els cobreix permet emmagatzemar grans quantitats d'energia.
Científics de la Universitat de Teheran a l'Iran, que produeixen estructures poroses de coure en solucions d'amoníac com a material d'elèctrode, s'adhereixen a un concepte una mica similar. Els britànics, al seu torn, opten per gels com els que s'utilitzen a les lents de contacte. Algú més va portar els polímers al taller. La recerca i els conceptes són infinits arreu del món.
Científics implicats projecte ELECTROGRAFIA (Elèctrodes basats en grafè per a aplicacions de supercondensadors), finançat per la UE, ha estat treballant en la producció massiva de materials d'elèctrodes de grafè i en l'aplicació d'electròlits líquids iònics respectuosos amb el medi ambient a temperatura ambient. Els científics ho esperen el grafè substituirà el carbó actiu (AC) s'utilitza en els elèctrodes dels supercondensadors.
Els investigadors van produir aquí òxids de grafit, els van dividir en làmines de grafè i després van incrustar les làmines en un supercondensador. En comparació amb els elèctrodes basats en AC, els elèctrodes de grafè tenen millors propietats adhesives i una major capacitat d'emmagatzematge d'energia.
Embarcament de passatgers: el tramvia està carregant
Els centres científics es dediquen a la investigació i la creació de prototips, i els xinesos han posat en pràctica supercondensadors. La ciutat de Zhuzhou, província de Hunan, va presentar recentment el primer tramvia de fabricació xinesa alimentat per supercondensadors (2), la qual cosa significa que no requereix una línia aèria. El tramvia funciona amb pantògrafs instal·lats a les parades. Una càrrega completa dura uns 30 segons, de manera que es produeix durant l'embarcament i el desembarcament dels passatgers. Això permet que el vehicle recorre 3-5 km sense energia externa, que és suficient per arribar a la següent parada. A més, recupera fins a un 85% d'energia en frenar.
Les possibilitats d'ús pràctic dels supercondensadors són nombroses: des de sistemes energètics, piles de combustible, cèl·lules solars fins a vehicles elèctrics. Recentment, l'atenció dels especialistes s'ha centrat en l'ús de supercondensadors en vehicles elèctrics híbrids. Una pila de combustible de diafragma de polímer carrega un supercondensador, que després emmagatzema l'energia elèctrica utilitzada per alimentar un motor. Els cicles ràpids de càrrega/descàrrega del SC es poden utilitzar per suavitzar la potència màxima necessària de la pila de combustible, proporcionant un rendiment gairebé uniforme.
Sembla que ja estem al llindar de la revolució dels supercondensadors. L'experiència demostra, però, que val la pena frenar els excessos d'entusiasme per no confondre's i no quedar-se amb una bateria antiga descarregada a les mans.
