Supercapacitors - ទំនើបនិងសូម្បីតែជ្រុល

បញ្ហានៃប្រសិទ្ធភាពថ្ម ល្បឿន សមត្ថភាព និងសុវត្ថិភាព ឥឡូវនេះកំពុងក្លាយជាបញ្ហាចម្បងមួយរបស់ពិភពលោក។ ក្នុងន័យថា ការអភិវឌ្ឍន៍តិចតួចនៅក្នុងតំបន់នេះគំរាមកំហែងដល់ភាពជាប់គាំងនៃអរិយធម៌បច្ចេកទេសរបស់យើងទាំងមូល។

ថ្មីៗនេះ យើងបានសរសេរអំពីការផ្ទុះថ្ម lithium-ion នៅក្នុងទូរស័ព្ទ។ សមត្ថភាពនៅតែមិនពេញចិត្ត និងការសាកថ្មយឺតរបស់ពួកគេ ប្រាកដជារំខានដល់ Elon Musk ឬអ្នកដែលចូលចិត្តរថយន្តអគ្គិសនីផ្សេងទៀតច្រើនជាងម្តង។ យើងបានឮអំពីការច្នៃប្រឌិតផ្សេងៗនៅក្នុងតំបន់នេះអស់រយៈពេលជាច្រើនឆ្នាំ ប៉ុន្តែនៅតែមិនទាន់មានរបកគំហើញណាមួយដែលនឹងផ្តល់អ្វីដែលប្រសើរជាងក្នុងការប្រើប្រាស់ប្រចាំថ្ងៃ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយសម្រាប់ពេលខ្លះឥឡូវនេះមានការនិយាយជាច្រើនអំពីការពិតដែលថាថ្មអាចត្រូវបានជំនួសដោយ capacitors សាកលឿនឬជាកំណែ "ទំនើប" របស់ពួកគេ។

ហេតុអ្វីបានជា capacitors ធម្មតាមិនសង្ឃឹមសម្រាប់ការទម្លាយ? ចម្លើយគឺសាមញ្ញ។ ប្រេងសាំងមួយគីឡូក្រាមមានថាមពលប្រហែល 4. គីឡូវ៉ាត់ម៉ោង។ ថ្មនៅក្នុងម៉ូដែល Tesla មានថាមពលតិចជាង 30 ដង។ ម៉ាស់ capacitor មួយគីឡូក្រាមមានត្រឹមតែ 0,1 kWh ប៉ុណ្ណោះ។ មិនចាំបាច់ពន្យល់ថាហេតុអ្វីបានជា capacitor ធម្មតាមិនសមរម្យសម្រាប់តួនាទីថ្មី។ សមត្ថភាពនៃថ្មលីចូម-អ៊ីយ៉ុងទំនើបនឹងត្រូវធំជាងរាប់រយដង។

supercapacitor ឬ ultracapacitor គឺជាប្រភេទនៃ capacitor electrolytic ដែលបើប្រៀបធៀបទៅនឹង capacitors electrolytic បុរាណមាន capacitance អគ្គិសនីខ្ពស់ខ្លាំង (តាមលំដាប់នៃរាប់ពាន់ farads) ជាមួយនឹងវ៉ុលប្រតិបត្តិការ 2-3 V ។ អត្ថប្រយោជន៍ដ៏ធំបំផុតនៃ supercapacitor គឺ ការសាកថ្ម និងពេលបញ្ចេញថាមពលខ្លីណាស់។ បើប្រៀបធៀបទៅនឹងឧបករណ៍ផ្ទុកថាមពលផ្សេងទៀត (ឧ. ថ្ម)។ នេះអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកបង្កើនការផ្គត់ផ្គង់ថាមពលទៅ 10 kW ក្នុងមួយគីឡូក្រាមនៃទំងន់ capacitor.

ម៉ូដែលមួយក្នុងចំណោមម៉ូដែល ultracapacitor ដែលមាននៅលើទីផ្សារ។

សមិទ្ធិផលនៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍

ប៉ុន្មានខែថ្មីៗនេះបាននាំមកនូវព័ត៌មានជាច្រើនអំពីគំរូ supercapacitor ថ្មី។ ជាឧទាហរណ៍ នៅចុងឆ្នាំ 2016 យើងបានរៀនថា ក្រុមអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រមកពីសាកលវិទ្យាល័យ Central Florida បានបង្កើត ដំណើរការថ្មីសម្រាប់ការបង្កើត supercapacitorសន្សំសំចៃថាមពលបានច្រើន និងទប់ទល់បានច្រើនជាង 30 XNUMX ។ វដ្តនៃការគិតថ្លៃ / បញ្ចេញ។ Nitin Chowdhary សមាជិកនៃក្រុមស្រាវជ្រាវបានប្រាប់ប្រព័ន្ធផ្សព្វផ្សាយថា ប្រសិនបើយើងប្តូរថ្មជាមួយ supercapacitor ទាំងនេះ មិនត្រឹមតែយើងអាចសាកថ្មស្មាតហ្វូនបានក្នុងរយៈពេលប៉ុន្មានវិនាទីប៉ុណ្ណោះ ប៉ុន្តែវានឹងគ្រប់គ្រាន់សម្រាប់ការប្រើប្រាស់លើសពីមួយសប្តាហ៍។ . . អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រនៅរដ្ឋផ្លរីដាបង្កើត supercapacitor ពីមីក្រូវ៉េវរាប់លានដែលស្រោបដោយសម្ភារៈពីរវិមាត្រ។ ខ្សែនៃខ្សែគឺជាចំហាយអគ្គិសនីល្អណាស់ដែលអនុញ្ញាតឱ្យសាកថ្មលឿននិងបញ្ចេញ capacitor ហើយសម្ភារៈពីរវិមាត្រដែលគ្របដណ្ដប់ពួកវាអនុញ្ញាតឱ្យផ្ទុកថាមពលបានច្រើន។

អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រមកពីសាកលវិទ្យាល័យ Tehran ក្នុងប្រទេសអ៊ីរ៉ង់ដែលផលិតរចនាសម្ព័ន្ធទង់ដែង porous នៅក្នុងដំណោះស្រាយអាម៉ូញាក់ជាសម្ភារៈអេឡិចត្រូតប្រកាន់ខ្ជាប់នូវគំនិតស្រដៀងគ្នាមួយចំនួន។ ផ្ទុយទៅវិញ ជនជាតិអង់គ្លេស ជ្រើសរើសយក ជែល ដូចប្រើក្នុងកែវភ្នែក។ មានអ្នកផ្សេងយកប៉ូលីមែរទៅសិក្ខាសាលា។ ការស្រាវជ្រាវ និងគំនិតគឺគ្មានទីបញ្ចប់នៅជុំវិញពិភពលោក។

អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រដែលចូលរួម គម្រោង ELECTROGRAPH (Graphene-Based Electrodes for Supercapacitor Applications) ដែលផ្តល់មូលនិធិដោយ EU បាននិងកំពុងធ្វើការលើការផលិតសម្ភារអេឡិចត្រូតក្រាហ្វិន និងការប្រើប្រាស់អេឡិចត្រូលីតរាវអ៊ីយ៉ុងដែលមិនប៉ះពាល់ដល់បរិស្ថាននៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់។ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្ររំពឹងថា graphene នឹងជំនួសកាបូនដែលបានធ្វើឱ្យសកម្ម (AC) ត្រូវបានប្រើនៅក្នុងអេឡិចត្រូតនៃ supercapacitor ។

អ្នកស្រាវជ្រាវបានផលិតអុកស៊ីដក្រាហ្វីតនៅទីនេះ បំបែកវាទៅជាសន្លឹកក្រាហ្វិន ហើយបន្ទាប់មកបង្កប់សន្លឹកចូលទៅក្នុង supercapacitor ។ បើប្រៀបធៀបជាមួយអេឡិចត្រូតដែលមានមូលដ្ឋានលើ AC អេឡិចត្រូតក្រាហ្វីនមានលក្ខណៈសម្បត្តិស្អិតល្អជាង និងសមត្ថភាពផ្ទុកថាមពលខ្ពស់ជាង។

អ្នកដំណើរឡើងជិះ - រថភ្លើងកំពុងសាកថ្ម

មជ្ឈមណ្ឌលវិទ្យាសាស្ត្របានចូលរួមក្នុងការស្រាវជ្រាវ និងបង្កើតគំរូ ហើយជនជាតិចិនបានដាក់ supercapacitor ទៅក្នុងការអនុវត្ត។ ទីក្រុង Zhuzhou នៃខេត្ត Hunan ថ្មីៗនេះ បានបង្ហាញនូវរថភ្លើងដែលផលិតដោយចិនដំបូងគេ ដែលដំណើរការដោយ supercapacitor (2) ដែលមានន័យថា វាមិនត្រូវការខ្សែលើស។ រថភ្លើងត្រូវបានបំពាក់ដោយ pantographs ដែលបានដំឡើងនៅចំណត។ ការសាកថ្មពេញត្រូវចំណាយពេលប្រហែល 30 វិនាទី ដូច្នេះវាកើតឡើងក្នុងអំឡុងពេលឡើង និងចុះពីអ្នកដំណើរ។ នេះអនុញ្ញាតឱ្យយានជំនិះធ្វើដំណើរបានចម្ងាយ 3-5 គីឡូម៉ែត្រដោយគ្មានថាមពលខាងក្រៅ ដែលវាគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីទៅដល់ចំណតបន្ទាប់។ លើសពីនេះ វា​អាច​ស្ទុះ​មកវិញ​រហូតដល់ 85% នៃ​ថាមពល​នៅពេល​ហ្វ្រាំង​។

លទ្ធភាពសម្រាប់ការប្រើប្រាស់ជាក់ស្តែងនៃ supercapacitor មានច្រើន - ពីប្រព័ន្ធថាមពល កោសិកាឥន្ធនៈ កោសិកាពន្លឺព្រះអាទិត្យ រហូតដល់រថយន្តអគ្គិសនី។ ថ្មីៗនេះ ការយកចិត្តទុកដាក់របស់អ្នកឯកទេសត្រូវបានផ្តោតទៅលើការប្រើប្រាស់ supercapacitor នៅក្នុងរថយន្តអគ្គិសនីកូនកាត់។ កោសិកាឥន្ធនៈវត្ថុធាតុ polymer បញ្ចូលថាមពល supercapacitor ដែលបន្ទាប់មករក្សាទុកថាមពលអគ្គិសនីដែលប្រើសម្រាប់ផ្តល់ថាមពលដល់ម៉ាស៊ីន។ វដ្តនៃការសាកថ្ម/ការបញ្ចោញលឿនរបស់ SC អាចត្រូវបានប្រើដើម្បីដំណើរការថាមពលកំពូលដែលត្រូវការនៃកោសិកាឥន្ធនៈដោយរលូន ដែលផ្តល់នូវដំណើរការប្រហាក់ប្រហែលគ្នា។

វាហាក់ដូចជាយើងស្ថិតនៅលើកម្រិតនៃបដិវត្តន៍ supercapacitor រួចហើយ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ បទពិសោធន៍បង្ហាញថា វាពិតជាមានតម្លៃក្នុងការទប់ស្កាត់ភាពរីករាយខ្លាំងពេក ដើម្បីកុំឱ្យមានការភ័ន្តច្រឡំ និងមិនត្រូវទុកចោលជាមួយនឹងថ្មចាស់ដែលដាច់នៅក្នុងដៃរបស់អ្នកឡើយ។