Energobelarus - egy kondenzátor helyett akkumulátor megoldás

A villamosenergia tárolókondenzátorok ember használta először. Aztán, amikor a villamos túllépett a laboratóriumi kísérletek, kitalált elemek váltak a fő tároló eszköze a villamos energia. De az elején a XXI század megint javasolta, hogy használják kondenzátorok elektromos áramot. Amennyire lehetséges, és ha az akkumulátorok megy teljesen a múltban?

Az ok, amiért a kondenzátor kiűzték akkumulátor járt egy jelentősen nagy értékek a hatalom, ők képesek felhalmozni. A másik ok az, hogy a kisülés során az akkumulátor kimeneti feszültség változik nagyon kicsit, úgy, hogy a feszültségszabályozó szükséges-e vagy sem, vagy lehet, hogy egy nagyon egyszerű szerkezet.

A fő különbség a kondenzátorok és akkumulátorok, hogy a kondenzátorok közvetlenül tárolt elektromos töltés és az akkumulátor villamos energiává alakítjuk át kémiai energiává, tárolja, majd alakul vissza az elektromos kémiai Ener.

Amikor az energia átalakítás része elvész. Ezért még a legjobb akkumulátor teljesítménye nem több, mint 90%, míg a kondenzátorok ez elérheti a 99%. Az intenzitás a kémiai reakciók függ a hőmérséklettől, így a hideg akkumulátorok működnek szignifikánsan rosszabb, mint szobahőmérsékleten. Ezen túlmenően, a kémiai reakciók az akkumulátor nem teljesen reverzibilis. Ezért néhány töltési-kisütési ciklus (nagyságrendileg ezer darab, gyakran az akkumulátor élettartama körülbelül 1000 töltési-kisütési ciklus), és a „memória-effektus”. Emlékezzünk vissza, hogy a „memória-effektus”, hogy az akkumulátor mindig kell kibocsátani egy bizonyos mennyiségű tárolt energia, míg a kapacitás maximális. Ha kibocsátás után van még erő, az akkumulátor kapacitása fokozatosan csökken. „Memória hatástól” közös szinte minden típusú kereskedelmi forgalomban kapható elemek, kivéve a sav (beleértve a faj - gél és AGM). Bár feltételezzük, hogy a lítium-ion és lítium-polimer akkumulátor nem jellemző rá, valójában, és ők ez egyszerűen nyilvánul kisebb mértékben, mint a más típusú. Ami a savas akkumulátorok, amelyben a hatás nyilvánul szulfatálás lemezek, ami visszafordíthatatlan károsodást az áramforráshoz. Ennek egyik oka a hosszú távú tartózkodásra az akkumulátor töltöttségi állapotban kevesebb, mint 50%.

Ami az alternatív energiaforrások „memória-effektus”, és szulfatálás lemezek komoly problémákat. Az a tény, hogy a bevitt energia forrásokból, mint a napelemek és szélturbinák, nehéz megjósolni. Ennek eredményeként a töltési és kisütési az akkumulátor véletlenszerűen fordulnak elő a nem optimális üzemmódban.

A modern élet üteme ez teljesen elfogadhatatlan, hogy az elemeket ki kell fizetni több órán keresztül. Például, hogy hogyan képzeli el az utazás egy elektromos jármű nagy távolságokra, ha az akkumulátor töltöttségét késlelteti, hogy néhány órát, hogy a lényeg a felelős? akkumulátor töltési sebességet korlátozza a sebességet is előforduló kémiai folyamatok. Akkor csökkenti a töltési idő akár 1 óra, de nem egy pár percig. Ugyanakkor, a töltés mértéke a kondenzátor korlátozott, csak a maximális áram ami a töltőt.

Ezek az akkumulátorok hiányosságok tett tényleges használat helyett kondenzátorok.

Használata az elektromos kettősréteg

Évtizedek örvendett a legnagyobb kapacitású elektrolitikus kondenzátorok. Az egyik ilyen elektródok egy fém fólia, a másik - az elektrolit és a szigetelő az elektródák közötti - egy fém-oxid, amely fóliával borított. Az elektrolit kondenzátor kapacitása lehet akár néhány század Faraday, ami elegendő ahhoz, hogy cserélje ki az akkumulátort teljesen.

Nagy kapacitású, mért ezer farads, hogy így kondenzátorok alapuló úgynevezett elektromos dupla rétegben. A működési elve a következő. Az elektromos kettős réteg fordul elő bizonyos peremfeltételek a anyagok a szilárd és folyékony fázist. Ionok két réteget alkotott a díjakat az ellentétes előjelű, de azonos nagyságú. Ha nagyon leegyszerűsített helyzetet, a képződött kondenzátor „lemezek”, amelyek az ionok az említett rétegek egy egyenlő távolságban több atomot.

Kondenzátorok alapján ez a hatás, néha rok. Valójában, ez a kifejezés nem csak a kondenzátorok, amely felhalmozódik az elektromos töltés, hanem más készülékek elektromos energiatároló - részleges átalakítása elektromos energia kémiai energiává, miközben az elektromos töltés (Hybrid ionistor) és az akkumulátorok számára alapuló elektromos kettős réteg (az ún psevdokondensatory). Ezért megfelelőbb kifejezés „rok”. Néha a „ultracapacitor” azonos vele a helyére.

A szuperkapacitás két elektród aktív szén, elöntött elektrolit. Közöttük egy membrán, amely átmegy az elektrolit, de megakadályozza, hogy a fizikai mozgása aktív szén részecskék az elektródák között.

Meg kell jegyezni, hogy a szuperkondenzátort magának nincs polaritás. Ebben különböznek alapvetően az elektrolit kondenzátor, ami általában jellemzi a polaritás, amelyek meghibásodása vezet a kimeneti kondenzátor meghibásodása. Azonban szuperkondenzátort is alkalmazzák polaritás. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy szuperkondenzátort le a futószalagról már fel van töltve, a jelölés polaritás ezt a díjat.

Megkönnyítése megfontolása eltekintünk veszteségek az inverter feszültség és stabilizátorok. Ebben az esetben, ha dolgozik egy hagyományos akkumulátor feszültsége 12 V, a vezérlő elektronikát ki kell bírniuk a jelenlegi 5 A. Ezek az elektronikus eszközök széles körben elterjedtek, és olcsók. De egy egészen más helyzet áll elő, ha szuperkapacitás feszültség 2,5 V. Ezután átfolyó áram az elektronikus alkatrészek az átalakító lehet akár 24 A, amely előírja, hogy új megközelítéseket skhmotehnike és modern elem bázis. Ez nehézséget az építőiparban a konverter és a stabilizátor is magyarázható, hogy a szuperkondenzátort, sorozatgyártása, amely indult a 70-es a XX században, csak most már széles körben használják a különböző területeken.

Rok lehet csatlakoztatni az akkumulátort egy soros vagy párhuzamos kapcsolat. Az első esetben, a maximális feszültség növekszik. A második esetben - kapacitást. Növeli a maximális feszültség ily módon az egyik módja annak, hogy megoldja a problémát, de fizetni érte lesz csökkenését kapacitást.

A méretei szuperkondenzátort természetesen függ a kapacitásukat. Tipikus kapacitív szuperkapacitás 3000 F egy olyan henger, amelynek átmérője körülbelül 5 cm, hossza 14 cm. Amikor a 10 tartály F szuperkapacitás méretei hasonló az emberi köröm.

Jó szuperkondenzátort ellenáll több százezer töltés-kisütés ciklus, meghaladva ezzel a paraméterrel akkumulátorok körülbelül 100-szor. De, mint elektrolit kondenzátorok, szuperkondenzátorok a probléma az öregedés fokozatos szivárgást. Eddig azonban a teljes statisztikát meghibásodása szuperkondenzátort emiatt nem halmozódik, de közvetett bizonyítékai alapján, a szolgálati idő szuperkondenzátort nagyjából becsülhető 15 év.

Az összeg a tárolt energia a kondenzátor joule:

ahol a C - kapacitás kifejezve farads, U - a feszültség a lemezeket, kifejezett voltban.

A tárolt energia mennyisége a kondenzátor van kifejezve kWh, egyenlő:

Ezért kondenzátor 3000 F, a feszültség az elektródok között 2,5 képes csak a készlet egy 0,0026 kWh. Hogyan lehetséges, hogy kapcsolódnak, például egy lítium-ion akkumulátor? Ha feltesszük a kimeneti feszültség nem függ a kiáramlási sebessége, és egyenlő a 3,6 V, az energia mennyisége 0,0026 kWh felgyűlik a lítium-ion akkumulátor kapacitása 0,72 Ah. Sajnos, egy nagyon szerény eredmény.

Vészhelyzeti világítással az a hely, ahol a használata szuperkondenzátort helyett akkumulátorok ad jelentős nyereség. Sőt, éppen ez az alkalmazás jellemzi egyenetlen mentesítést. Ezen túlmenően, kívánatos, hogy töltse sürgősségi lámpatest gyorsabb, és van egy redundáns tápegység megbízhatóbb. tartalék áramforrás alapuló szuperkondenzátort lehet ágyazni közvetlenül a LED-es lámpa T8. Ezek a lámpák már rendelkezésre állnak a több kínai cégek.

Mint már említettük, a fejlesztési szuperkondenzátort nagyrészt érdeklődés az alternatív energiaforrások. De a gyakorlati alkalmazás még mindig korlátozott LED kap, hogy az energia a nap.

Aktívan fejlődő olyan irányban, hogy használni szuperkondenzátorok futtatni elektromos berendezés.

Rok alkalmasak arra, hogy nagy mennyiségű energiát egy rövid ideig. Bekapcsolom a villamos berendezések kezdőpontját szuperkapacitás csökkentheti csúcsterhelésekkel a hálózati és végül csökkenti a mozgásteret indítási áram elérése óriási megtakarításokat.

Többfajta szuperkondenzátort az akkumulátorban, tudjuk elérni a kapacitással hasonló használt akkumulátorok elektromos járművek. De mérlegelnie ezen akkumulátor lesz több alkalommal több elem, ami elfogadhatatlan járművekhez. A megoldás az, hogy szuperkondenzátort alapuló grafén, de léteznek csak prototípusként. Azonban a továbbfejlesztett változata a híres „E-mobil”, amely csak akkor működik, az elektromos áram, az áramforrás fogja használni az új generációs szuperkondenzátort, amelynek fejlesztése végzik magyar tudósok.

Rok is kapnak akkumulátor cseréje a hagyományos járművek futó benzin vagy a gázolaj - ezek használatát ilyen járművek már valóság.

Eddig a legsikeresebb a megvalósult projektek végrehajtásának szuperkondenzátort lehet tekinteni egy új trolibuszok a magyar termelés, megjelent a közelmúltban a Moszkva utcáin. Megszűnésével feszültség alkalmazása a felsővezeték vagy ha a „formáció repülő” trolibusz áramszedő utazhat egy kis (körülbelül 15 km / h) sebességgel több száz méter egy olyan helyre, ahol nem akadályozzák a mozgást az úton. energiaforrás az ilyen manőverek, mert ez egy akkumulátor rok.

Általában, míg szuperkondenzátort kiszoríthatja az elemek csak bizonyos „rések”. De technológiák gyorsan fejlődnek, ami számunkra, arra számítanak, hogy a közeljövőben, a hatálya a szuperkondenzátort jelentősen növekedni fog.