Kinija ką tik pasigyrė superkondensatorių technologijos proveržiu, žadančiu iš esmės pagerinti energijos kaupimo ir elektromobilių eksploatacines savybes. Superkondensatoriai, dar vadinami ultrakondensatoriais, iš esmės skiriasi nuo tradicinių akumuliatorių, nes energiją kaupia ne cheminių reakcijų, o jonų atskyrimo būdu.
Dėl savo gebėjimo akimirksniu įkrauti ir akimirksniu atiduoti energiją jie plačiai naudojami rekuperacinėse stabdymo sistemose, greituosiuose įkrovikliuose ir įvairiose energetikos srityse. Tačiau šiuo metu jų poveikis energijos kaupimo rinkai yra nedidelis, tačiau netrukus tai gali pasikeisti.
Pirmasis motociklas su superkondensatoriumi „Nawa Racer”
Skirtingai nuo klasikinių akumuliatorių, superkondensatorius sudaro du elektrodai, elektrolitas ir separatorius. Veikiami įtampos, elektrolite esantys jonai greitai kaupiasi elektrodų paviršiuje, sudarydami vadinamuosius dvigubus krūvio sluoksnius. Dėl šio fizikinio proceso įkraunama ir iškraunama labai greitai.
Tačiau tradiciniai vandens elektrolitai turi trūkumų – esant mažai įtampai vandens molekulės suyra, o tai riboja energijos talpą, be to, dėl jų šiluminio nestabilumo žemoje temperatūroje jie užšąla, o aukštoje temperatūroje išgaruoja. Kitaip tariant, jie nėra tinkami plačiai naudoti komercinėje rinkoje.
Kinų mokslininkai sukūrė naują hibridinę elektrolito sistemą, kurioje derinamas vanduo, joninis skystis (EMIMNTf₂) ir kalio trifluormetano sulfonatas (KOTf). Paprastai joninį skystį ir vandenį sunku sujungti, tačiau šiuo atveju pridėjus kalio druskos mišinys stabilizuojamas. Ši trijų komponentų konfigūracija pertvarko vandens ir kalio jonų sąveiką, gerokai sumažindama vandens polinkį skaidytis esant aukštesnei įtampai.
Naudojant šią naują konfigūraciją, didžiausia superkondensatoriaus darbinė įtampa padidėjo iki 3,37 V, t. y. beveik tris kartus daugiau nei įprastinių vandens elektrolitų, kurių įtampa neviršija maždaug 1 V, todėl ši technologija priartėjo prie žemos įtampos ličio jonų elementų veikimo parametrų. Tačiau tuo naujojo elektrolito mišinio privalumai nesibaigia.
Kinai nustatė, kad naujasis elektrolitas pasižymi išskirtiniu temperatūriniu stabilumu, veikia nuo 0 °C iki 100 °C temperatūroje ir taip išsprendžia svarbią problemą, kuri iki šiol trukdė plačiau naudoti šią technologiją.
Ypač įspūdingas ir ilgaamžiškumas – bandymai parodė, kad po 10 000 įkrovimo ir iškrovimo ciklų maždaug 60 °C temperatūroje superkondensatorius išlaikė net 81,8 % pradinės talpos. Šis rezultatas gerokai viršija komercinius standartus ir rodo didžiulį potencialą sudėtingomis eksploatavimo sąlygomis, nes tipiniai superkondensatoriai po 5000 ciklų praranda apie 20-30 % talpos.
Tačiau, kaip kartais nutinka įspūdingų sėkmių baterijų kūrimo srityje atveju, nepaisant įspūdingų rezultatų, išlieka keletas svarbių problemų, kurios stabdo neišvengiamą revoliuciją vartotojų rinkoje. Vis dar nežinoma, kokiu mastu bus galima gaminti šį hibridinį elektrolitą pramoniniu lygiu, be to, norint šią technologiją įdiegti į dabartinę elektrinių transporto priemonių architektūrą, reikės gerokai pakeisti konstrukciją ir technologijas.
Tačiau jei šios kliūtys bus įveiktos, aptariamas sprendimas gali tapti lūžio tašku elektromobilių vystymesi – sumažinti priklausomybę nuo klasikinių baterijų, kurios žinomos dėl neigiamo poveikio aplinkai ir lėtesnių įkrovimo ciklų.
Šaltinis: Chip.pl
Parašyti komentarą