211service.com
Ultrakondensatoriai, skirti padidinti elektromobilių asortimentą
Paskambino startuolis Nanotūnas teigia, kad jos ultrakondensatorių technologija gali atpiginti elektromobilius ir išplėsti jų diapazoną. Įmonė, įsikūrusi Mountain View mieste, Kalifornijoje, sukūrė elektrodų gamybos būdą, kurio dėka gaunami ultrakondensatoriai, kurių talpa yra nuo penkių iki septynių kartų didesnė nei įprastų.
Energijos kempinė: Mikrografija rodo porėtą naujos elektrodo medžiagos struktūrą, kuri padeda padidinti ultrakondensatorių talpą.
Įprasti ultrakondensatoriai, kurių pranašumas yra greitas energijos plitimas ir gali būti įkraunamas šimtus tūkstančių kartų neprarandant daug talpos, yra per brangūs ir sukaupia per mažai energijos, kad būtų galima pakeisti baterijas.
Tačiau „Nanotune“, kuri iš rizikos kapitalo įmonės „Draper Fisher Jurvetson“ surinko 3 mln. USD, teigia, kad jos ultrakondensatoriai yra beveik konkuruojantys su baterijomis energijos kaupimo požiūriu ir netrukus gali juos pranokti. Naudodama įprastą elektrolitą, bendrovė įrodė, kad energijos kaupimas yra 20 vatų valandų vienam kilogramui, o įprasto ultrakondensatoriaus – maždaug penkios vatvalandės. Naudodamas brangesnį joninį skystą elektrolitą, jis pagamino ultrakondensatorius, kurie sulaiko 35 vatvalandes vienam kilogramui. Iki metų pabaigos bendrovė tikisi maždaug padvigubinti šį saugojimo pajėgumą, sako Nanotune generalinis direktorius Kuan-Tsae Huang. Esant 40 vatvalandžių vienam kilogramui, ultrakondensatoriai būtų geresni, palyginti su kai kuriose hibridinėse transporto priemonėse naudojamomis baterijomis.
Pastaraisiais mėnesiais keli startuoliai paskelbė, kad naudoja nanotechnologijas geresniems ultrakondensatoriams gaminti. Kiekvienas iš jų tikisi padėti išspręsti vieną didžiausių šiandieninių elektromobilių problemų: jų baterijų brangumą ir ribotą talpą. Pavyzdžiui, „Nissan“, kad elektrinis „Leaf“ būtų prieinamas, turėjo apriboti akumuliatoriaus dydį, todėl atstumas buvo tik 73 mylios.
Viena iš priežasčių, kodėl akumuliatorių sistemos yra tokios brangios ir didelių gabaritų, yra ta, kad akumuliatoriai genda juos naudojant, ypač esant ekstremalioms temperatūroms, todėl automobilių gamintojai dažnai jas papildo aušinimo ir šildymo sistemomis ir prideda papildomų akumuliatoriaus elementų, kad kompensuotų našumo praradimą. su laiku. Ultrakondensatoriai galėtų apeiti šią problemą, nes juos galima įkrauti nesugadinant ir jie gali gerai veikti esant įvairioms temperatūroms.
Galų gale, pasak Huango, gali būti įmanoma pagaminti ultrakondensatorius, kurie išlaiko 500 vatvalandžių vienam kilogramui – maždaug tris ar keturis kartus daugiau nei šiandien automobiliuose naudojamos ličio jonų baterijos. Praktinė nauda gali būti dar didesnė. Automobiliai dažnai suprojektuoti taip, kad sunaudotų tik pusę akumuliatoriaus talpos, kad jie nesugestų. Tačiau beveik visa ultrakondensatoriaus talpa gali būti panaudota.
Nanotune technologija dabar yra labai brangi - nuo 2 400 iki 6 000 USD už kilovatvalandę. (Energetikos departamentas pasiūlė siekti 250 USD už kilovatvalandę, kad elektrinės transporto priemonės būtų konkurencingos įprastoms.) Tačiau „Nanotune“ teigia, kad jo sąnaudos gali sumažėti iki mažiau nei 150 USD už kilovatvalandę, jei tam tikros svarbos kainos medžiagų, tokių kaip elektrolitai, ir toliau mažėja, o gamyba didėja.
Bendrovės energijos kaupimo prognozės yra pagrįstos keliais jos vykdomais pasiekimais. Šiuo metu „Nanotune“ gamina elektrodus, kurių poros yra maždaug 4–5 nanometrų skersmens, bet teigia, kad gali juos sumažinti (dėl didelio poringumo susidaro didelis paviršiaus plotas, todėl galima laikyti didelį krūvį) ir suderinti juos taip, kad jie atitiktų. skirtingų elektrolitų poreikiai – jonams laidžios medžiagos, į kurias panardinami elektrodai.
Bendrovė taip pat ketina naudoti joninius skysčius, o ne įprastus organinius elektrolitus. Tai padidina sistemos įtampą ir žymiai padidina energijos kaupimą, tačiau paprastai jie nesuderinami su įprastais ultrakondensatorių elektrodais. Galiausiai, bendrovė tikisi pasinaudoti naujausiomis akademinėmis išvadomis, kurios rodo, kad į ultrakondensatorius įpylus nedidelius rutenio kiekius, gali padidėti energijos kaupimas.
„Nanotune“ nėra pirmoji įmonė, kuri teigia, kad gali gaminti itin daug energijos kaupiančius ultrakondensatorius. Kitiems buvo sunku įgyvendinti šį pažadą. Didėjantis paviršiaus plotas gali tik tiek pagerinti saugojimo talpą, nes tam tikru momentu saugojimą riboja elektrolite esantys jonai. Joniniai skysčiai tai padeda, tačiau jie turi didelių trūkumų, sako Joelis Schindalas , MIT elektros inžinerijos ir informatikos profesorius. (Bendrovė vadinosi „FastCap“ sistemos , kuri kuria ultrakondensatorius naudojant anglies nanovamzdelius, buvo ištrauktas iš jo laboratorijos.) Viena vertus, jie labai brangūs, o kai kurie gerai veikia tik ribotame temperatūros diapazone, todėl automobiliams jie nepraktiški.
Tačiau Schindall teigia, kad „Nanotune“ gali nepasiekti labai aukštų energijos tikslų ir vis tiek pagerinti elektrinių transporto priemonių ir hibridų konkurencingumą. Atsižvelgiant į ultrakondensatorių ilgaamžiškumą, net 100 vatvalandžių vienam kilogramui energijos kaupimas, artimas ličio jonų akumuliatoriams, būtų fantastiškas.