Informație

Ar putea ultracondensatoarele să înlocuiască bateriile din viitoarele vehicule electrice?

Ar putea ultracondensatoarele să înlocuiască bateriile din viitoarele vehicule electrice?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ultracondensatorii sunt minunați. Dar ar putea înlocui viabil bateriile în viitoarele vehicule electrice?

Ultracondensatorii au avantaje semnificative față de baterii, la urma urmei, sunt mult mai ușoare, mai rapide de încărcare, mai sigure și netoxice. Cu toate acestea, există unele zone în care bateriile șterg podeaua cu ele. Cel putin pentru moment.

CONEXIUNI: TESLA ÎNTREBĂ ÎN INOVAȚIILE DE BATERIE „REZUPATE”

Odată cu achizițiile recente ale producătorilor de ultracondensatoare de către Tesla, ultracondensatoarele ar putea fi pe punctul de a elimina bateriile ca sursă de energie pentru mașinile electrice.

Ce este un ultracondensator?

Ultracondensatorii, numiți și supercondensatori, condensatori cu strat dublu sau condensatori electrochimici, sunt un tip de sistem de stocare a energiei care câștigă popularitate în ultimii ani. Ele pot fi considerate ca fiind o încrucișare între un condensator obișnuit și o baterie, dar sunt diferite de ambele.

Ultracondensatorii au o capacitate foarte mare în comparație cu alternativele lor tradiționale - de unde și numele. La fel ca o baterie, celulele ultracondensatoare au un electrod pozitiv și negativ separat de un electrolit. Dar, spre deosebire de baterii, ultracondensatoarele stochează energia electrostatic (în același mod ca un condensator) mai degrabă decât chimic ca o baterie.

Ultracondensatorii au, de asemenea, un separator dielectric care împarte electrolitul - la fel ca un condensator. Această structură internă a celulei permite ultracondensatorilor să aibă o densitate foarte mare de stocare a energiei, mai ales în comparație cu un condensator normal.

Ultracondensatorii stochează mai puțină energie decât o baterie de dimensiuni similare. Dar sunt capabili să-și elibereze energia mult mai rapid, deoarece descărcarea nu depinde de o reacție chimică care are loc.

Un alt mare beneficiu al ultracondensatorilor este că pot fi reîncărcate de multe ori, cu o degradare mică sau deloc (peste 1 milion ciclurile de încărcare / descărcare nu este neobișnuit). Acest lucru se datorează faptului că nu apar modificări fizice sau chimice atunci când acestea se reîncarcă.

Din acest motiv, supercondensatorii sunt adesea utilizați în aplicații care necesită multe cicluri rapide de încărcare / descărcare, mai degrabă decât stocarea compactă pe termen lung a energiei, cum ar fi pachetele de rapel auto și băncile de alimentare.

Materialul cel mai frecvent utilizat pentru electrozi pentru ultracondensatori este carbonul sub diferite forme, cum ar fi cărbunele activ, pânza din fibră de carbon, carbonul derivat din carbură, aerogelul de carbon, grafit (grafen) și nanotuburile de carbon (CNT).

Cum se încarcă un ultracondensator?

Când se aplică un diferențial de tensiune pe plăcile pozitive și negative ale condensatorului, acesta începe să se încarce. Potrivit Battery University, "Acest lucru este similar cu acumularea de încărcare electrică atunci când mergeți pe un covor. Atingerea unui obiect eliberează energia prin deget."

Unele dintre primele exemple ale acestei tehnologii au fost dezvoltate la sfârșitul anilor 1950 la General Electric, dar la acea vreme nu existau aplicații comerciale viabile. Ar fi nevoie până în anii 1990 pentru progresele în știința materialelor și a producției pentru a îmbunătăți performanțele ultracondensatorilor și a reduce costurile lor suficient pentru a le face viabile din punct de vedere comercial.

Cum funcționează ultracondensatoarele?

După cum sa menționat mai sus, ultracondensatorii funcționează prin furnizarea de explozii rapide de energie în perioadele de vârf ale cererii de energie, apoi captează și stochează rapid excesul de energie care altfel ar putea fi pierdută.

Din acest motiv, ele sunt un mare compliment pentru sursele primare de energie, deoarece se încarcă și se descarcă foarte rapid și eficient.

În timp ce bateriile pot deține cantități mari de energie, acestea tind să dureze ore să se reîncarce. În schimb, condensatoarele, și în special ultracondensatoarele, se încarcă aproape instantaneu, dar pot stoca doar cantități mici de energie.

Din acest motiv, ultracondensatoarele sunt soluția perfectă atunci când un sistem trebuie să se încarce rapid și nu trebuie să stocheze electricitate pentru perioade lungi de timp. De asemenea, cântăresc mai puțin decât bateriile, costă mai puțin și, în general, nu conțin metale toxice sau materiale dăunătoare.

Pot ultracondensatoarele să înlocuiască bateriile?

Răspunsul la această întrebare depinde foarte mult de ce vor fi folosite. Fiecare are avantaje și dezavantaje. Așa cum am menționat anterior, bateriile au o putere mult mai mare energie densitatea decât ultracondensatorii.

Aceasta înseamnă că sunt mai potrivite pentru aplicații cu densitate de energie mai mare sau când un dispozitiv trebuie să funcționeze pentru perioade lungi de timp cu o singură încărcare. Ultracondensatorii au un nivel mult mai mare putere densitatea decât bateriile. Acest lucru le face ideale pentru aplicații cu scurgere ridicată, cum ar fi alimentarea unui vehicul electric.

După cum s-a menționat mai sus, ultracondensatoarele au, de asemenea, o durată de viață mult mai lungă decât bateriile. O baterie obișnuită se poate descurca 2000-3000 cicluri de încărcare și descărcare, în timp ce ultracondensatorii pot susține de obicei mai mult de 1,000,000. Acest lucru poate reprezenta economii imense în materiale și costuri.

Ultracondensatorii sunt, de asemenea, mult mai siguri și considerabil mai puțin toxici. Nu conțin substanțe chimice dăunătoare sau metale grele și sunt mult mai puțin susceptibile de a exploda decât bateriile.

În plus, ultracondensatoarele au o rază de funcționare mult mai mare decât bateriile. De fapt, ei bat bateriile cu mâna jos în această zonă, deoarece pot funcționa în limite între -40 până la +65 grade Celsius.

Ultracondensatoarele pot fi, de asemenea, încărcate și descărcate mult mai rapid decât bateriile, de obicei în câteva secunde, și sunt mult mai eficiente la auto-descărcare decât bateriile.

Multe ultracondensatoare au, de asemenea, o durată de valabilitate mult mai mare decât bateriile. Unele, cum ar fi celulele SkelCap, pot fi stocate atât timp cât 15 ani la rând cu puțină sau deloc scădere a capacității.

La fel ca în majoritatea tehnologiilor, principalul motor pentru aplicarea ultracondensatorilor este raportul cost-beneficiu. Ultracondensatorii tind să fie cea mai economică alegere pe termen lung pentru aplicațiile care au nevoie de scurte scurgeri de energie.

Cu toate acestea, bateriile sunt o alegere mult mai bună pentru aplicațiile care necesită curent constant și redus în timp.

Ar putea ultracondensatoarele să înlocuiască bateriile viitoarelor mașini electrice?

După cum am văzut, ultracondensatoarele sunt cele mai potrivite pentru situațiile în care este nevoie de multă energie într-un interval scurt de timp. În ceea ce privește mașinile electrice, acest lucru ar însemna că acestea ar avea avantaje față de baterii atunci când vehiculul are nevoie de explozii de energie - cum ar fi în timpul accelerației.

De fapt, tocmai asta a făcut Toyota cu conceptul Yaris Hybrid-R, care utilizează un supercondensator pentru utilizare în timpul accelerației.

PSA Peugeot Citroen a început, de asemenea, să folosească ultracondensatoare ca parte a sistemelor sale de economisire a combustibilului start-stop. Aceasta permite o accelerare inițială mult mai rapidă.

Sistemul i-ELOOP de la Mazda folosește, de asemenea, ultracondensatoare pentru a stoca energia în timpul decelerării. Puterea stocată este apoi utilizată pentru sistemele de oprire-pornire ale motorului.

Supercondensatoarele sunt, de asemenea, utilizate pentru a încărca rapid sursele de alimentare în autobuzele hibride, pe măsură ce merg din stație în oprire.

Atunci când energia hibridă este utilizată exclusiv pentru performanță, aspecte precum autonomia și capacitatea de a ține încărcarea nu sunt la fel de importante - și astfel unii producători de ultimă generație, cum ar fi Lamborghini, încep și să încorporeze în hibriți motoare electronice alimentate cu supercapacitor .

Cu toate acestea, ultracondensatoarele nu înlocuiesc bateriile din majoritatea vehiculelor electrice - încă. Bateriile Li-ion vor fi probabil sursa de alimentare pentru EV-urile în viitorul apropiat sau îndepărtat.

Mulți cred că este mai probabil ca ultracondensatorii să devină mai obișnuiți ca sisteme de regenerare a puterii în timpul decelerării. Această energie stocată poate fi apoi refolosită în perioadele de accelerație, mai degrabă decât înlocuirea directă a bateriilor.

Cu toate acestea, conform acestui studiu, acestea ar putea avea aplicații și la vehiculele hibride în locul bateriilor atunci când „cererea de putere este mai mică decât puterea motorului electric; atunci când cererea de putere a vehiculului depășește cea a motorului electric, motorul este operat pentru a satisface cererea de energie a vehiculului, plus pentru a furniza puterea de reîncărcare a supercondensatorului. "

Cercetări recente asupra supercondensatorilor pe bază de grafen ar putea duce, de asemenea, la progrese în utilizarea supercondensatorului în mașinile electrice. Un studiu realizat de oamenii de știință de la Universitatea Rice și Universitatea de Tehnologie din Queensland a dus la două lucrări, publicate înJurnalul surselor de energie șiNanotehnologie.

Ei au propus o soluție constând din două straturi de grafen, cu un strat de electroliți între ele. Acest film rezultat este puternic, subțire și capabil să elibereze cantități mari de energie într-un timp scurt.

Acești factori sunt un dat - la urma urmei este un supercondensator. Ceea ce diferențiază acest studiu este că cercetătorii sugerează că noile ultracondensatoare mai subțiri ar putea înlocui bateriile mai voluminoase din viitoarele vehicule electrice.

Aceasta ar putea include, de asemenea, integrarea ultracondensatorilor în panouri de caroserie, panouri de acoperiș, podele și chiar uși, de exemplu. În teorie, acest lucru ar putea oferi vehiculului toată energia de care are nevoie și l-ar putea face mult mai ușor decât vehiculele electrice cu baterie.

Un astfel de vehicul electric ar încărca, de asemenea, mult mai repede decât vehiculele actuale cu baterie. Dar, la fel ca toate ultracondensatoarele, această soluție nu poate încă păstra la fel de multă energie ca bateriile standard.

„În viitor, se speră că supercondensatorul va fi dezvoltat pentru a stoca mai multă energie decât o baterie Li-Ion, păstrând în același timp capacitatea de a elibera energia până la 10 de câteva ori mai rapid - ceea ce înseamnă că mașina ar putea fi alimentată în întregime de supercondensatorii din panourile caroseriei sale ”, a spus co-autorul studiului Jinzhang Liu.

"După o încărcare completă, această mașină ar trebui să poată merge până la 500km (310 mile) - similar cu o mașină pe benzină și mai mult decât dublul limitei de curent a unei mașini electrice. ”

Se pare că sunt vremuri interesante. Priveste acest spatiu.


Priveste filmarea: Prețul corect pentru încărcarea mașinii electrice - EON DRIVE vs MCM PETROL (Iunie 2022).