Supercapacitors - super è ancu ultra

U prublema di l'efficienza di a bateria, a velocità, a capacità è a sicurità hè diventata avà unu di i principali prublemi mundiali. In u sensu chì u sottosviluppu in questa zona minaccia di stagnate tutta a nostra civilizazione tecnica.

Recentemente avemu scrittu annantu à l'esplosione di e batterie di lithium-ion in i telefoni. A so capacità sempre insatisfactoria è a carica lenta anu di sicuru fastidiu Elon Musk o qualsiasi altru entusiasta di i veiculi elettrici più di una volta. Avemu intesu parlà di diverse innovazioni in questa zona dapoi parechji anni, ma ùn ci hè ancu una scuperta chì dà qualcosa di megliu in l'usu di ogni ghjornu. Tuttavia, dapoi qualchì tempu si parla assai di u fattu chì e batterie ponu esse rimpiazzate cù condensatori di carica rapida, o megliu a so versione "super".

Perchè i condensatori ordinali ùn speranu micca un avanzu? A risposta hè simplice. Un kilogramu di gasoline hè apprussimatamente 4. kilowatt-ora di energia. A bateria in u mudellu Tesla hà circa 30 volte menu energia. Un kilogramu di massa capacitore hè solu 0,1 kWh. Ùn ci hè bisognu di spiegà perchè i condensatori ordinali ùn sò micca adattati per un novu rolu. A capacità di una bateria moderna di lithium-ion duveria esse parechji centu volte più grande.

Un supercapacitor o ultracapacitor hè un tipu di condensatore elettroliticu chì, paragunatu à i condensatori elettrolitici classici, hà una capacità elettrica estremamente alta (in l'ordine di parechji milla faradi), cù una tensione operativa di 2-3 V. U più grande vantaghju di supercapacitors hè tempi di carica è scaricamentu assai brevi paragunatu à altri dispusitivi di almacenamentu di energia (per esempiu, batterie). Stu vi permette di aumentà u supplyu di energia 10 kW per kilogramu di pesu capacitore.

Unu di i mudelli di ultracapacitors dispunibili nantu à u mercatu.

Rializazioni in i laboratori

L'ultimi mesi anu purtatu assai infurmazioni nantu à novi prototipi di supercapacitor. À a fine di u 2016, avemu amparatu, per esempiu, chì un gruppu di scientisti di l'Università di Florida Centrale hà creatu novu prucessu per creà supercapacitors, risparmià più energia è resistendu più di 30 XNUMX. cicli di carica / scarica. S'ellu ci vole à rimpiazzà e batterie cù questi supercapacitors, ùn solu puderemu carricà un smartphone in sicondi, ma chì saria abbastanza per più di una settimana di usu, Nitin Chowdhary, un membru di a squadra di ricerca, hà dettu à i media. . . I scientisti di Florida creanu supercapacitors da milioni di microfili rivestiti cù un materiale bidimensionale. I filamenti di u cable sò assai boni cunduttori di l'electricità, chì permettenu una carica rapida è scaricamentu di u condensatore, è u materiale bidimensionale chì li copre permette di u almacenamentu di grandi quantità di energia.

I scientisti di l'Università di Teheran in Iran, chì pruducenu strutture di ramu poroso in suluzioni di ammonia cum'è materiale di l'elettrodu, aderiscenu à un cuncettu un pocu simili. I britannichi, à u turnu, optanu per i geli cum'è quelli usati in lenti di cuntattu. Qualchissia altru hà pigliatu i polimeri à l'attellu. A ricerca è i cuncetti sò infiniti in u mondu.

I scientisti implicati in prughjettu ELECTROGRAFU (Elettrodi Graphene-Based for Supercapacitor Applications), finanzatu da l'UE, hà travagliatu nantu à a produzzione di massa di materiali di l'elettrodu di graphene è l'applicazione di elettroliti liquidi ionici ecologici à a temperatura di l'ambienti. I scientisti aspettanu chì u grafene rimpiazzà u carbone attivatu (AC) hè utilizatu in l'elettrodi di supercapacitors.

I circadori pruducianu l'ossidi di grafite quì, li divisu in fogli di graphene, è poi incrustendu i fogli in un supercapacitor. Comparatu cù l'elettrodi basati in AC, l'elettrodi di grafene anu megliu proprietà adesive è una capacità di almacenamentu d'energia più altu.

Imbarcu di passageri - u tram hè in carica

I centri di scienza sò impegnati in a ricerca è a prototipazione, è i Cinesi anu messu in pratica supercapacitors. A cità di Zhuzhou, Pruvincia di Hunan, hà recentemente presentatu u primu tram di fabbricazione cinese alimentatu da supercapacitors (2), chì significa chì ùn hà micca bisognu di una linea aerea. U tram hè alimentatu da pantografi installati à e fermate. Una carica cumpleta dura circa 30 seconde, per quessa si face durante l'imbarcu è u sbarcu di i passageri. Questu permette à u veiculu di viaghjà 3-5 km senza putenza esterna, chì hè abbastanza per arrivà à a prossima tappa. Inoltre, ricupera finu à u 85% di l'energia durante u frenu.

E pussibulità per l'usu praticu di supercapacitors sò numerosi - da sistemi energetichi, pila di carburante, cellula solare à veiculi elettrici. Ricertamenti, l'attenzione di i specialisti hè stata rivettata à l'usu di supercapacitors in i veiculi elettrici hibridi. Una pila di combustibile di diafragma polimeru carica un supercondensatore, chì poi almacena l'energia elettrica utilizata per alimentà un mutore. I cicli di carica / scaricamentu veloci di u SC ponu esse aduprati per allisà a putenza di punta necessaria di a pila di carburante, furnisce un rendiment quasi uniforme.

Sembra chì simu digià nantu à u limitu di a rivoluzione supercapacitor. L'Esperienza mostra, però, chì vale a pena di frenà l'eccessi di entusiasmu per ùn avè micca cunfusu è ùn esse micca lasciatu cù una vechja bateria scaricata in e vostre mani.