211service.com
Ultrakondensatori, lai paplašinātu elektrisko automašīnu klāstu
Piezvanīja startup Nanotūns saka, ka tā ultrakondensatoru tehnoloģija varētu padarīt elektriskās automašīnas lētākas un paplašināt to diapazonu. Uzņēmums, kas atrodas Mauntinvjū, Kalifornijā, ir izstrādājis elektrodu izgatavošanas veidu, kā rezultātā tiek iegūti ultrakondensatori ar piecas līdz septiņas reizes lielāku atmiņas ietilpību nekā parastajiem.
Enerģijas sūklis: Mikrogrāfijā ir parādīta jauna elektrodu materiāla porainā struktūra, kas palīdz palielināt ultrakondensatoru uzglabāšanas jaudu.
Tradicionālie ultrakondensatori, kuru priekšrocība ir ātra jaudas pārrāvumi un kurus var uzlādēt simtiem tūkstošu reižu, nezaudējot lielu jaudu, ir pārāk dārgi un uzglabā pārāk maz enerģijas, lai nomainītu akumulatorus.
Tomēr Nanotune, kas ir piesaistījis 3 miljonus USD no riska kapitāla uzņēmuma Draper Fisher Jurvetson, saka, ka tā ultrakondensatori ir tuvu tam, lai konkurētu ar akumulatoriem enerģijas uzkrāšanas ziņā un drīz varētu tos pārspēt. Izmantojot parasto elektrolītu, uzņēmums ir pierādījis, ka enerģijas uzkrāšana ir 20 vatstundas uz kilogramu, pretstatā aptuveni piecām vatstundām parastajam ultrakondensatoram. Izmantojot dārgāku jonu-šķidru elektrolītu, tas ir izgatavojis ultrakondensatorus, kas uz kilogramu uzglabā 35 vatstundas. Līdz gada beigām uzņēmums cer aptuveni dubultot šo uzglabāšanas jaudu, saka Nanotune izpilddirektors Kuan-Tsae Huang. Ja ir 40 vatstundas uz kilogramu, ultrakondensatori būtu uzlabojumi salīdzinājumā ar akumulatoriem, ko izmanto dažos hibrīda transportlīdzekļos.
Pēdējos mēnešos vairāki jaunuzņēmumi ir paziņojuši, ka viņi izmanto nanotehnoloģiju, lai izveidotu labākus ultrakondensatorus. Katrs no viņiem vēlas palīdzēt atrisināt vienu no lielākajām problēmām ar elektriskajiem automobiļiem mūsdienās: to akumulatoru augstās izmaksas un ierobežoto uzglabāšanas ietilpību. Piemēram, Nissan, lai padarītu savu elektrisko Leaf par pieejamu cenu, bija jāierobežo akumulatora bloka izmērs, kā rezultātā nobraukums bija tikai 73 jūdzes.
Daļa no iemesliem, kāpēc akumulatoru sistēmas ir tik dārgas un apjomīgas, ir tas, ka akumulatori lietošanas laikā pasliktinās, it īpaši, ja tie tiek pakļauti ekstremālām temperatūrām, tāpēc autoražotāji tās bieži papildina ar dzesēšanas un apkures sistēmām un pievieno papildu akumulatora elementus, lai kompensētu veiktspējas zudumus. laika gaitā. Ultrakondensatori varētu apiet šo problēmu, jo tos var uzlādēt bez degradācijas un tie var labi darboties plašā temperatūru diapazonā.
Galu galā, Huang saka, var būt iespējams izgatavot ultrakondensatorus, kas uzglabā 500 vatstundas uz kilogramu — apmēram trīs līdz četras reizes vairāk nekā mūsdienās automašīnās izmantotie litija jonu akumulatori. Praktiskais ieguvums varētu būt vēl lielāks. Automašīnas bieži ir konstruētas tā, lai tās izmantotu tikai pusi no akumulatoru uzglabāšanas jaudas, lai tās nepasliktinātu. Taču var izmantot gandrīz visu ultrakondensatora atmiņas ietilpību.
Nanotune tehnoloģija šobrīd ir ļoti dārga — no 2400 līdz 6000 USD par kilovatstundu. (Enerģētikas departaments ir ierosinājis mērķi 250 ASV dolāru apmērā par kilovatstundu, lai padarītu elektriskos transportlīdzekļus konkurētspējīgus ar parastajiem.) Tomēr Nanotune saka, ka tā izmaksas varētu samazināties līdz mazāk nekā 150 ASV dolāriem par kilovatstundu, ja tiks noteiktas kādas atslēgas cenas. materiāli, piemēram, elektrolīti, turpina samazināties, un, palielinoties ražošanas apjomam.
Uzņēmuma enerģijas uzkrāšanas prognozes ir balstītas uz vairākiem sasniegumiem, pie kuriem tas strādā. Patlaban Nanotune ražo elektrodus ar porām, kuru diametrs ir aptuveni 4 līdz 5 nanometri, taču tas var padarīt tos mazākus (augsta porainība rada lielu virsmas laukumu, kas ļauj uzglabāt lielu daudzumu lādiņa) un noregulēt tos atbilstoši. dažādu elektrolītu vajadzības — jonus vadošos materiālus, kuros elektrodi ir iegremdēti.
Uzņēmums arī meklē iespēju izmantot jonu šķidrumus, nevis parastos organiskos elektrolītus. Tie palielina sistēmas spriegumu, ievērojami palielinot enerģijas uzglabāšanu, taču parasti tie nav saderīgi ar parastajiem ultrakondensatoru elektrodiem. Visbeidzot, uzņēmums cer izmantot jaunākos akadēmiskos atklājumus, kas liecina, ka neliela rutēnija daudzuma pievienošana ultrakondensatoriem var palielināt enerģijas uzglabāšanu.
Nanotune nav pirmais uzņēmums, kas apgalvo, ka var izgatavot ultrakondensatorus ar ļoti lielu enerģijas uzkrāšanu. Citiem šo solījumu ir grūti izpildīt. Palielinot virsmas laukumu, uzglabāšanas jaudu var uzlabot tikai tik daudz, jo kādā brīdī uzglabāšanu ierobežo elektrolīta joni. Jonu šķidrumi palīdz ar to, taču tiem ir būtiski trūkumi, saka Džoels Šindals , elektrotehnikas un datorzinātņu profesors MIT. (Uzņēmums sauc FastCap sistēmas , kas izstrādā ultrakondensatorus, izmantojot oglekļa nanocaurules, tika izņemts no viņa laboratorijas.) Pirmkārt, tie ir ļoti dārgi, un daži darbojas labi tikai ierobežotā temperatūras diapazonā, tādēļ tie nav praktiski lietojami automašīnām.
Tomēr Schindall saka, ka Nanotune var nesasniegt savus ļoti augstos enerģijas mērķus un joprojām uzlabot elektrisko transportlīdzekļu un hibrīdu konkurētspēju. Ņemot vērā ultrakondensatoru izturību, pat 100 vatstundu enerģijas uzglabāšana uz kilogramu, kas ir tuvu litija jonu akumulatoriem, būtu fantastiski.