An féidir le supercapacitors cadhnraí a athsholáthar i bhfeithiclí leictreacha?

Tá gluaisteáin leictreacha agus hibridí fréamhaithe go daingean in intinn an ghluaisteánaí nua-aimseartha mar bhabhta nua in éabhlóid feithiclí. I gcomparáid le samhlacha atá feistithe le ICE, tá a mbuntáistí agus a míbhuntáistí féin ag na feithiclí seo.

Áirítear leis na buntáistí oibriú ciúin i gcónaí, chomh maith le heaspa truaillithe le linn tiomána (cé go ndéanann táirgeadh ceallraí amháin do charr leictreach truailliú ar an gcomhshaol níos mó ná 30 bliain d’oibriú innill díosail amháin).

Is é an míbhuntáiste is mó a bhaineann le feithiclí leictreacha ná an gá atá leis an gceallraí a mhuirearú. I dtaca leis seo, tá déantúsóirí gluaisteán mór le rá ag forbairt roghanna éagsúla maidir le conas saol na ceallraí a mhéadú agus an t-eatramh idir muirir a mhéadú. Ceann de na roghanna seo is ea úsáid supercapacitors.

Smaoinigh ar an teicneolaíocht seo agus sampla de thionscal nua gluaisteán á úsáid agat - Lamborghini Sian. Cad iad na buntáistí agus na míbhuntáistí a bhaineann leis an bhforbairt seo?

Nua i margadh na bhfeithiclí leictreacha

Nuair a thosaíonn Lamborghini ag rolladh amach hibrideach, is féidir leat a bheith cinnte nach leagan níos cumhachtaí den Toyota Prius a bheidh ann.

Is é Sian, tús na cuideachta leictrithe Iodáilis, an chéad charr hibrideach táirgeachta (whopping 63) chun supercapacitors a úsáid in ionad cadhnraí litiam-ian.

Creideann go leor fisiceoirí agus innealtóirí go bhfuil an eochair acu maidir le mais-shoghluaisteacht leictreach, seachas cadhnraí litiam-ian. Úsáideann Sian iad seo chun leictreachas a stóráil agus, más gá, é a bheathú dá mhótar leictreach beag.

Na buntáistí a bhaineann le supercapacitors

Gearrann supercapacitors fuinneamh i bhfad níos gasta ná an chuid is mó de na cadhnraí nua-aimseartha. Ina theannta sin, is féidir leo i bhfad níos mó timthriallta luchtaithe agus scaoilte a sheasamh gan acmhainn a chailleadh.

I gcás Sian, tiomáineann an supercapacitor mótar leictreach 25 cileavata atá tógtha isteach sa ghiarbhosca. Féadann sé borradh breise a chur leis an inneall dócháin inmheánaigh 6,5-lítear V12 785 each-chumhacht, nó an carr spóirt a thiomáint leis féin le linn ainlithe ar luas íseal mar pháirceáil.

Ó tharla go bhfuil an muirearú an-tapa, ní gá an hibrideach seo a plugáil isteach i asraon balla nó i stáisiún luchtaithe. Gearrtar supercapacitors go hiomlán gach uair a bhíonn an fheithicil ag coscán. Tá aisghabháil fuinnimh coscánaithe ag hibridí ceallraí freisin, ach tá sé mall agus ní chuidíonn sé ach leis an raon leictreach a leathnú.

Tá cárta trumpa an-mhór eile ag an sár-toilleoir: meáchan. Sa Lamborghini Sian, ní chuireann an córas iomlán – an mótar leictreach móide an toilleoir – ach 34 cileagram leis an meáchan. Sa chás seo, is é an méadú ar chumhacht 33,5 horsepower. Chun comparáid a dhéanamh, tá meáchan thart ar 136kg ar cheallraí Renault Zoe amháin (le 400 each-chumhacht).

Míbhuntáistí supercapacitors

Ar ndóigh, tá míbhuntáistí ag supercapacitors freisin i gcomparáid le cadhnraí. Le himeacht ama, carnann siad fuinneamh i bhfad níos measa - mura bhfuil Sian tar éis marcaíocht ar feadh seachtaine, níl aon fhuinneamh fágtha sa toilleoir. Ach tá réitigh fhéideartha ar an bhfadhb seo freisin. Tá Lamborghini ag obair le hInstitiúid Teicneolaíochta Massachusetts (MIT) chun samhail leictreach amháin a chruthú bunaithe ar shár-toilleoirí, an coincheap cáiliúil Terzo Millenio (An Tríú Mílaoise).

bst

Dála an scéil, ní Lamborghini, atá faoi choimirce an Ghrúpa Volkswagen, an t-aon chuideachta ag tástáil sa réimse seo. Tá samhlacha hibrideach Peugeot ag baint úsáide as supercapacitors le blianta fada, mar atá samhlacha cealla breosla hidrigine Toyota agus Honda. Tá monaróirí na Síne agus na Cóiré á shuiteáil i mbusanna agus trucailí leictreacha. Agus anuraidh, cheannaigh Tesla Maxwell Electronics, ceann de na déantúsóirí supercapacitor is mó ar domhan, comhartha cinnte go gcreideann Elon Musk ar a laghad i dtodhchaí na teicneolaíochta.

7 bpríomhfhíric chun sárchumaisitheoirí a thuiscint

1 Conas a oibríonn cadhnraí

Tá teicneolaíocht ceallraí ar cheann de na rudaí atá glactha againn le fada an lá gan smaoineamh ar conas a oibríonn sé. Samhlaíonn formhór na ndaoine gur “doirt” leictreachas isteach sa cheallraí agus muid ag muirearú, cosúil le huisce isteach i gloine.

Ach ní stórálann ceallraí leictreachas go díreach, ach ní ghineann sé é ach amháin nuair is gá trí imoibriú ceimiceach idir dhá leictreoid agus sreabhán (is coitianta) a scarann ​​​​iad, ar a dtugtar leictrilít. San imoibriú seo, déantar na ceimiceáin atá ann a thiontú go ceimiceáin eile. Le linn an phróisis seo, gintear leictreachas. Nuair a dhéantar iad a thiontú go hiomlán, stopann an t-imoibriú - scaoiltear an ceallraí.

Mar sin féin, le cadhnraí rechargeable, is féidir an t-imoibriú a tharlaíonn sa treo eile freisin - nuair a ghearrann tú é, tosaíonn an fuinneamh an próiseas droim ar ais, rud a chuireann na ceimiceáin bunaidh ar ais. Féadfar é seo a athdhéanamh na céadta nó na mílte uair, ach gan dabht tá caillteanais ann. Le himeacht ama, méadaíonn substaintí seadánacha ar na leictreoidí, agus mar sin tá saol na ceallraí teoranta (3000 go 5000 timthriall de ghnáth).

2 Conas a oibríonn toilleoirí

Ní tharlaíonn aon imoibrithe ceimiceacha sa chomhdhlúthadán. Gintear leictreachas statach go heisiach ar mhuirir dearfacha agus diúltacha. Taobh istigh den toilleoir tá dhá phláta miotail seoltaí scartha le hábhar inslithe ar a dtugtar tréleictreach.

Tá an muirearú an-chosúil le liathróid a chuimilt isteach i geansaí olla ionas go mbeidh sí greamaithe le leictreachas statach. Cruinníonn muirir dearfacha agus diúltacha sna plátaí, agus is bealach iad an deighilteoir eatarthu, a choisceann orthu teacht i dteagmháil, chun fuinneamh a stóráil. Is féidir an toilleoir a mhuirearú agus a urscaoileadh fiú milliún uair gan acmhainn a chailleadh.

3 Cad is supercapacitors ann

Tá toilleoirí traidisiúnta ró-bheag chun fuinneamh a stóráil - déantar iad a thomhas de ghnáth i microfarads (na milliúin farads). Sin é an fáth a bhí invented supercapacitors sna 1950í. Ina n-athraithigh tionsclaíocha is mó, arna ndéanamh ag cuideachtaí ar nós Maxwell Technologies, sroicheann an cumas roinnt mílte farads, is é sin, 10-20% de chumas ceallraí litiam-ian.

4 Conas a oibríonn supercapacitors

Murab ionann agus toilleoirí traidisiúnta, níl aon tréleictreach ann. Ina áit sin, tá an dá phláta tumtha i leictrilít agus scartha le ciseal inslithe an-tanaí. Méadaíonn toilleas sár-toilleora i ndáiríre de réir mar a mhéadaíonn achar na bplátaí seo agus de réir mar a laghdaíonn an fad eatarthu. Chun an t-achar dromchla a mhéadú, tá siad brataithe faoi láthair le hábhair phóiriúla cosúil le nanafeadáin charbóin (chomh beag bídeach go n-oireann 10 billiún díobh in aon cm cearnach). Ní féidir leis an deighilteoir ach móilín amháin a bheith tiubh le sraith de graphene.

Chun an difríocht a thuiscint, is fearr smaoineamh ar leictreachas mar uisce. Ansin bheadh ​​toilleoir simplí cosúil le tuáille páipéir a fhéadfaidh méid teoranta a ionsú. Is é an supercapacitor spúinse na cistine sa sampla.

5 Cadhnraí: Buntáistí agus Míbhuntáistí

Tá buntáiste suntasach amháin ag cadhnraí - dlús ardfhuinnimh, rud a ligeann dóibh méideanna réasúnta mór fuinnimh a stóráil i dtaiscumar beag.

Mar sin féin, tá go leor míbhuntáistí acu freisin - meáchan trom, saol teoranta, muirearú mall agus scaoileadh fuinnimh réasúnta mall. Ina theannta sin, úsáidtear miotail tocsaineacha agus substaintí contúirteacha eile chun iad a tháirgeadh. Ní bhíonn cadhnraí éifeachtach ach thar raon teochta cúng, mar sin is minic go gcaithfear iad a fhuaraithe nó a théamh, ag laghdú a n-éifeachtacht ard.

6 Supercapacitors: Buntáistí agus Míbhuntáistí

Tá supercapacitors i bhfad níos éadroime ná cadhnraí, tá a saol incomparably níos faide, níl aon substaintí guaiseacha ag teastáil uathu, gearrann siad agus scaoileann siad fuinneamh beagnach láithreach. Ós rud é nach bhfuil beagnach aon fhriotaíocht inmheánach acu, ní ídíonn siad fuinneamh chun feidhmiú - tá a n-éifeachtúlacht 97-98%. Feidhmíonn supercapacitors gan diallais shuntasacha sa raon iomlán ó -40 go +65 céim Celsius.

Is é an míbhuntáiste ná go stórálann siad i bhfad níos lú fuinnimh ná cadhnraí litiam-ian.

7 Ábhar nua

Ní féidir fiú na sárchumaisitheoirí nua-aimseartha is úire cadhnraí a athsholáthar go hiomlán i bhfeithiclí leictreacha. Ach tá go leor eolaithe agus cuideachtaí príobháideacha ag obair chun iad a fheabhsú. Mar shampla, sa Ríocht Aontaithe, tá Superdielectrics ag obair le hábhar a forbraíodh ar dtús chun lionsaí teagmhála a tháirgeadh.

Tá Skeleton Technologies ag obair le graphene, foirm allotrópach carbóin. Tá ciseal amháin adamh tiubh 100 uair níos láidre ná cruach ard-neart, agus ní féidir ach 1 ghram de 2000 méadar cearnach a chlúdach. Shuiteáil an chuideachta sártoilleoirí graphene i ngnáthveaineanna díosail agus baineadh amach coigilteas breosla 32%.

In ainneoin nach féidir le supercapacitors cadhnraí a athsholáthar go hiomlán, inniu tá treocht dhearfach i bhforbairt na teicneolaíochta seo.

Ceisteanna agus Freagraí:

Conas a oibríonn supercapacitor? Oibríonn sé ar an mbealach céanna le toilleoir ardchumais. Istigh ann, carntar leictreachas mar gheall ar statach le linn polarú an leictrilít. Cé gur feiste leictriceimiceach í, ní tharlaíonn aon imoibriú ceimiceach.

Cad dó a bhfuil supercapacitor? Úsáidtear supercapacitors chun fuinneamh a stóráil, mótair a thosú, i bhfeithiclí hibrideacha, mar fhoinsí srutha ghearrthéarmacha.

Cén difríocht atá idir supercapacitor agus cineálacha éagsúla cadhnraí? Tá an ceallraí in ann leictreachas a ghiniúint leis féin trí imoibriú ceimiceach. Ní charnaíonn an supercapacitor ach an fuinneamh a scaoiltear.

Cá n-úsáidtear an Supercapacitor? Úsáidtear toilleoirí toilleadh íseal in aonaid splanc (scaoilte go hiomlán) agus in aon chóras a éilíonn líon mór timthriallta scaoilte / luchtaithe.