Kann Superkondensatoren Batterien an elektresche Gefierer ersetzen?

Elektroautoen an Hybriden si fest am Kapp vun der moderner Automobilistin verwuerzelt als eng nei Ronn an der Evolutioun vu Gefierer. Am Verglach mat ICE-ausgestallte Modeller hunn dës Gefierer hir eege Virdeeler an Nodeeler.

D'Virdeeler enthalen ëmmer eng roueg Operatioun, souwéi d'Feele vu Verschmotzung beim Fueren (och wann haut eng Batterie fir en Elektro Gefier mécht d'Ëmwelt méi belaascht wéi 30 Joer mat engem eenzegen Dieselmotor).

Den Haapt Nodeel vun elektresche Gefierer ass d'Notzung fir d'Batterie ze lueden. Am Zesummenhang mat dësem entwéckelen déi féierend Autosproduzenten verschidden Optiounen fir d'Batterieliewen ze erhéijen an den Intervall tëscht de Chargen ze erhéijen. Eng vun dësen Optiounen ass d'Benotzung vu Supercapacitors.

Betruecht dës Technologie mam Beispill vun enger neier Autosindustrie - Lamborghini Sian. Wat sinn d'Virdeeler an Nodeeler vun dëser Entwécklung?

Nei um Elektro Gefier Maart

Wann de Lamborghini en Hybrid ausrollt, kënnt Dir sécher sinn datt et net nëmmen eng méi mächteg Versioun vum Toyota Prius wäert sinn.

De Sian, den Debut vun der italienescher Elektrifizéierungsfirma, ass deen éischte Produktiounshybridauto (ganzer 63) fir Superkondensatoren amplaz vu Lithium-Ionbatterien ze benotzen.

Vill Physiker an Ingenieuren gleewen datt se de Schlëssel fir masseg elektresch Mobilitéit hunn, anstatt Lithium-Ion Batterien. De Sian benotzt dës fir Stroum ze späicheren an, wann néideg, et fir säi klengen Elektromotor z'iessen.

D'Virdeeler vun Supercapacitors

Supercapacitors luede a verëffentlechen Energie vill méi séier wéi déi modern Batterien. Zousätzlech kënne si wesentlech méi Charge- an Entloosszyklen aushalen ouni Kapazitéit ze verléieren.

Am Fall vum Sian fiert de Superkondensator en 25 Kilowatt Elektromotor deen an d'Gittkëscht agebaut ass. Et kann entweder den 6,5 Päerd 12 Liter V785 Verbrennungsmotor zousätzlech erhéijen, oder de Sportsauto eleng während nidderege Geschwindegkeetsmanöver wéi Parkplaze fueren.

Well d'Opluedung ganz séier ass, brauch dësen Hybrid net an e Steckdous oder an d'Ladestatioun ze stecken. Supercapacitors si voll gelueden all Kéier wann d'Gefier bremst. Batteriehybriden hunn och d'Bremienergie-Erhuelung, awer et ass lues an hëlleft nëmmen deelweis den elektresche Beräich ze verlängeren.

De Supercapacitor huet eng aner ganz grouss Tromp: Gewiicht. Am Lamborghini Sian gëtt de ganze System - den Elektromotor plus de Kondensator - nëmmen 34 Kilogramm zum Gewiicht. An dësem Fall ass d'Erhéijung vun der Muecht 33,5 Päerd. Zum Verglach weegt d'Renault Zoe Batterie alleng (mat 136 Päerd) ronn 400 kg.

Nodeeler vun Supercapacitors

Natierlech, Supercapacitors hunn och Nodeeler am Verglach zu Batterien. Mat der Zäit sammelen se Energie vill méi schlëmm - wann de Sian net fir eng Woch gefuer ass, gëtt et keng Energie am Kondensator. Mee et ginn och méiglech Léisunge fir dëse Problem. Lamborghini schafft mam Massachusetts Institute of Technology (MIT) fir e reng elektresche Modell ze kreéieren baséiert op Supercapacitors, dem berühmten Terzo Millenio (Drëtt Millennium) Konzept.

bst

Iwwregens ass de Lamborghini, deen ënnert der Regie vum Volkswagen Group steet, net déi eenzeg Firma déi an dësem Beräich experimentéiert. Peugeot Hybrid Modeller benotzt Supercapacitors fir Joer, wéi Toyota an Honda Waasserstoff Brennstoff Zell Modeller. Chinesesch a koreanesch Hiersteller installéieren se an elektresche Bussen a Camionen. A lescht Joer huet Tesla Maxwell Electronics kaaft, ee vun de weltgréisste Supercapacitor Hiersteller, e sécher Zeechen datt op d'mannst den Elon Musk un d'Zukunft vun der Technologie gleeft.

7 Schlëssel Fakten fir Superkondensatoren ze verstoen

1 Wéi funktionnéiere Batterien

Batterie Technologie ass eng vun de Saachen déi mir laang als Selbstverständlech geholl hunn ouni ze denken wéi et funktionnéiert. Déi meescht Leit stellen sech vir, datt mir beim Laden einfach Stroum an d'Batterie "goeien", wéi Waasser an e Glas.

Awer eng Batterie späichert net direkt Elektrizitéit, awer generéiert se nëmme wann néideg duerch eng chemesch Reaktioun tëscht zwou Elektroden an enger Flëssegkeet (meeschtens) déi se trennt, en Elektrolyt genannt. An dëser Reaktioun ginn d'Chemikalien dran an aner ëmgewandelt. Wärend dësem Prozess gëtt Stroum generéiert. Wann se komplett ëmgewandelt sinn, stoppt d'Reaktioun - d'Batterie gëtt entlooss.

Wéi och ëmmer, mat nofëllbaren Akkuen kann d'Reaktioun och an der entgéintgesate Richtung optrieden - wann Dir se gelueden, fänkt d'Energie de ëmgedréint Prozess un, deen déi ursprénglech Chemikalien restauréiert. Dëst kann honnerte oder dausende vun mol widderholl ginn, mä zwangsleefeg ginn et Verloschter. Mat der Zäit bauen parasitesch Substanzen op den Elektroden op, sou datt d'Batteriedauer limitéiert ass (typesch 3000 bis 5000 Zyklen).

2 Wéi funktionnéiere Kondensater

Keng chemesch Reaktiounen fanne statt am Kondensator. Positiv an negativ Charge ginn exklusiv duerch statesch Elektrizitéit generéiert. Bannen am Kondensator sinn zwee leitend Metallplacke getrennt vun engem Isoléiermaterial dat Dielektrikum genannt gëtt.

Opluedung ass ganz ähnlech wéi e Ball an e Woll Pullover reiwen, sou datt e mat stateschem Stroum pecht. Positiv an negativ Chargen akkumuléieren sech an de Placken, an de Separator tëscht hinnen, wat verhënnert datt se a Kontakt kommen, ass tatsächlech e Mëttel fir Energie ze späicheren. De Kondensator kann esouguer eng Millioun mol ouni Kapazitéitsverloscht gelueden an entlooss ginn.

3 Wat sinn Superkondensatoren

Konventionell Kondensatoren sinn ze kleng fir Energie ze späicheren - normalerweis a Mikrofaraden (Millioune Faraden) gemooss. Dofir goufen Superkondensatoren an den 1950er Joren erfonnt. An hire gréissten industrielle Varianten, fabrizéiert vu Firmen wéi Maxwell Technologies, erreecht d'Kapazitéit e puer dausend Farads, dat heescht 10-20% vun der Kapazitéit vun enger Lithium-Ion Batterie.

4 Wéi Superkondensatoren funktionnéieren

Am Géigesaz zu konventionelle Kondensatoren gëtt et keng Dielektresch. Amplaz ginn déi zwou Placke an engem Elektrolyt ënnerdaach an duerch eng ganz dënn Isoléierschicht getrennt. D'Kapazitéit vun engem Superkondensator erhéicht tatsächlech wéi d'Gebitt vun dëse Placke eropgeet an d'Distanz tëscht hinnen erofgeet. Fir d'Uewerfläch ze vergréisseren, si si momentan mat porösen Materialien wéi Kuelestoff Nanotube beschichtet (sou kleng datt 10 Milliarde vun hinnen an engem Quadratcm passen). De Separator kann nëmmen eng Molekül déck sinn mat enger Schicht Graphen.

Fir den Ënnerscheed ze verstoen, ass et besser Stroum als Waasser ze denken. En einfachen Kondensator wier dann wéi e Pabeiershandtuch dat eng limitéiert Quantitéit absorbéiere kann. De Superkondensator ass de Kachschwamm am Beispill.

5 Batterien: Vir- an Nodeeler

Batterien hunn e wesentleche Virdeel - héich Energiedicht, wat et hinnen erlaabt relativ grouss Quantitéiten un Energie an engem klenge Reservoir ze späicheren.

Wéi och ëmmer, si hunn och vill Nodeeler - schwéier Gewiicht, limitéiert Liewen, lues Laden a relativ lues Energieverëffentlechung. Zousätzlech gi gëfteg Metaller an aner geféierlech Substanzen fir hir Produktioun benotzt. Batterien sinn nëmmen effizient iwwer e schmuele Temperaturberäich, sou datt se dacks gekillt oder gehëtzt musse ginn, wat hir héich Effizienz reduzéiert.

6 Superkondensatoren: Vir- an Nodeeler

Supercapacitors si vill méi hell wéi Batterien, hir Liewensdauer ass onvergläichbar méi laang, si erfuerderen keng geféierlech Substanzen, si lueden a befreien Energie bal direkt. Well se bal keng intern Resistenz hunn, verbrauchen se keng Energie fir ze funktionéieren - hir Effizienz ass 97-98%. Supercapacitors funktionnéieren ouni bedeitend Ofwäichungen am ganze Beräich vun -40 bis +65 Grad Celsius.

Den Nodeel ass datt se däitlech manner Energie späichere wéi Lithium-Ionbatterien.

7 Neien Inhalt

Och déi modernst Supercapacitors kënnen net komplett Batterien an elektresche Gefierer ersetzen. Awer vill Wëssenschaftler a privat Firme schaffe fir se ze verbesseren. Zum Beispill a Groussbritannien schafft Superdielectrics mat engem Material dat ursprénglech fir d'Produktioun vu Kontaktlënsen entwéckelt gouf.

Skeleton Technologies schafft mat Graphen, eng allotropesch Form vu Kuelestoff. Eng Schicht een Atom déck ass 100 Mol méi staark wéi héichstäerkt Stahl, a just 1 Gramm dovun kann 2000 Quadratmeter iwwerdecken. D'Firma installéiert graphene Supercapacitors an konventionell Diesel Camionetten an erreecht 32% Brennstoff spueren.

Trotz der Tatsaach, datt Superkondensatoren d'Batterien net komplett ersetze kënnen, gëtt et haut e positiven Trend an der Entwécklung vun dëser Technologie.

Froen an Äntwerten:

Wéi funktionéiert en Superkondensator? Et funktionnéiert op déiselwecht Manéier wéi e Kondensator mat héijer Kapazitéit. An et gëtt Stroum accumuléiert wéinst statesch während der Polariséierung vum Elektrolyt. Och wann et en elektrochemeschen Apparat ass, fënnt keng chemesch Reaktioun statt.

Wat ass e Supercapacitor fir? Supercapacitors gi fir Energielagerung benotzt, Startmotoren, an Hybrid Gefierer, als Quelle vu kuerzfristeg Stroum.

Wéi ass en Superkondensator anescht wéi verschidden Aarte vu Batterien? D'Batterie ass fäeg Elektrizitéit eleng duerch eng chemesch Reaktioun ze generéieren. De Supercapacitor sammelt nëmmen déi fräigelooss Energie.

Wou gëtt de Supercapacitor benotzt? Niddereg Kapazitéit Kondensatore ginn a Blitz-Eenheeten (voll entlooss) an an all System benotzt, deen eng grouss Unzuel vun Entladungs- / Ladungszyklen erfuerdert.