Функционально суперконденсатор(Ионистор) представляет собой гибрид конденсатора и химического источника тока,который отдает и заряжаются энергией в десятки раз быстрее, чем литиевые батареи, но обладают низкой удельной энергоёмкостью. | |
Чтобы исправить данный недостаток исследователи из Стэнфордского университета (США) разработали органический гидрогель (гель на водной основе), используя токопроводящий полимер полианилин.Применяя его в обкладках суперконденсатора, они добились ёмкости в 480 фарад на грамм, что почти впятеро лучше коммерческих образцов на традиционной углеродной основе (100 Ф/г) и втрое — самых продвинутых углеродных суперконденсаторов, находящихся в разработке.
По сути, разрыв между ионисторами и литиевыми батареями по удельной энергоёмкости падает с примерно 50 до 10 раз, и это серьёзная заявка на вытеснение лития из гибридных автомобилей. Внутренняя структура нового материала напоминает скорее не гель, а вспененные полимеры, что резко увеличило площадь поверхности полианилина в геле. Это, в свою очередь, позволило ионистору в целом, выполненному из двух покрытых полианилиновым гидрогелем листов углерода, много лучше удерживать ионы и резко повысить ёмкость. Помимо прочего, новый ионистор значительно стабильнее. Даже при зарядке с вольтажом в 10 раз выше обычно используемого устройство сохранило 93% первоначальной ёмкости, в то время как полианилиновые электроды в экспериментальных ионисторах теряли до 25–40% запасённой энергии при зарядке с вольтажом выше нормального. Даже после 10 тыс. циклов зарядки-разрядки на повышенном вольтаже ионистор сохранил 83% первоначальной ёмкости. Ещё одно важное преимущество нового устройства — простота нанесения полианилина на углеродные листы: для этого достаточно разбрызгивателя или струйного принтера, могущих в поточном режиме наносить компоненты на листы. По мнению разработчиков, цена таких суперконденсаторов не превысит сложившуюся, по крайне мере в массовом производстве. Но перейдем от сухих фактов к практическому применению данного изобритения , а проще говоря в чем конкретно оно нам поможет.Важнейшей отраслью применения являются конечно же гибридные автомобили типа Toyota Prius Plug-in Hybrid, страдающих от малоёмкостных аккумуляторов (4,4 кВт•ч), новые суперконденсаторы могут стать эффективной заменой и значительно увеличить предельную мощность, подаваемую на мотор, сократив время зарядки от сети и резко повысив эффективность регенеративного торможения. Так, сегодня вышеупомянутый гибрид заряжается от американской сети (120 В) за три часа, а от европейской (220–240 В) — за полтора, в то время как суперконденсаторы на полианилиновых гидрогелях могли бы сократить это время до считанных минут.
|