ما هي بطارية المكثف الفائقة؟

تخيل مصدر طاقة يشحن أسرع من الهاتف الذكي ، ويستمر لفترة أطول من البطاريات التقليدية ، وتزدهر في الظروف القاسية. هذا هو سحر بطاريات supercapacitor - تقنية تخزين الطاقة الهجينة تمزج بين أفضل المكثفات والبطاريات. دعنا نكشف كيف تعمل ولماذا تعيد تشكيل مستقبل الطاقة لدينا.

كيف تختلف المكثفات الفائقة عن البطاريات التقليدية

على عكس البطاريات ، التي تخزن الطاقة من خلال التفاعلات الكيميائية البطيئة ، تستخدم المكثفات الفائقة تخزين الشحنة الإلكتروستاتيكية في الواجهة بين الأقطاب الكهربائية والكهارل. تصور صفائح مفصولة بطبقة رقيقة: عندما تتجمع أيونات الشحن على هذه اللوحات مثل المغناطيس التي تجذب الإيداعات المعدنية ، وتطلق الطاقة على الفور عند الحاجة. هذه الآلية تمنحهم ثلاث ألعاب - تغيير المزايا:

• الحارقة - شحن سريع : يمكن أن يصل المكثف الفائق إلى 80 ٪ في ثوانٍ ، في حين أن بطارية ليثيوم - أيون تستغرق ساعات.
• حياة طويلة : يقاومون أكثر من مليون شحنة - دورات التفريغ دون الموت ، مقارنة بـ 500 - 1000 دورة للبطاريات النموذجية.
• مرونة درجة الحرارة القصوى : أنها تعمل بلا عيب من - 40 درجة مئوية إلى 60 درجة مئوية ، حيث تفشل البطاريات غالبًا.

المكونات الأساسية ومبدأ العمل

يحتوي المكثف الفائق على ثلاثة أجزاء رئيسية: اثنان الأقطاب المسامية (غالبًا ما يتم تنشيط الكربون أو الجرافين) ، المنحل بالكهرباء (سائل أو صلب) ، و فاصل لمنع دوائر قصيرة. عند توصيله بمصدر الطاقة ، تتدفق الأيونات من قطب إلى آخر ، وتخزين الطاقة في طبقة كهربائية مزدوجة (EDLC) . هذه العملية مادية بحتة ، وهذا يعني عدم تدهور كيميائي - وبالتالي طول العمر. لزيادة كثافة الطاقة ، تضيف بعض الأنواع كاذبة كاذبة عبر أكاسيد المعادن مثل mno₂ ، تعزيز سعة التخزين.

تطبيقات العالم الحقيقية تقلع

• مواصلات : تستخدم الحافلات في الصين المكثفات الفائقة لإعادة الشحن في 3 دقائق في محطات الحافلات ، مما يلغي قلق النطاق.
• الطاقة المتجددة : أنها تستقر شبكات الطاقة الشمسية والرياح عن طريق امتصاص زيادة القوة المفاجئة وإطلاقها بسلاسة.
• إلكترونيات المستهلك : يمكن لشحن الساعات الذكية مع المكثفات الفائقة شحنها أثناء رشفة القهوة الصباحية وتستمر طوال اليوم.
• نسخة احتياطية صناعية : المصانع تعتمد عليها مقابل ميلي ثانية - الطاقة السريعة أثناء انقطاع التيار الكهربائي ، وحماية المعدات الحساسة.

التجارة - OFF: كثافة الطاقة مقابل. قوة

Supercapacitors تألق في الطاقة العالية ، مهام مدة قصيرة ولكن تأخر في كثافة الطاقة (الطاقة المخزنة لكل وزن). تحتوي البطارية الليثيوم النموذجية - أيون على 100 - 200 WH/kg ، بينما تتصدر المكثفات الفائقة عند 50 WH/kg. لهذا السبب لن تراهم في السيارات الكهربائية - نعم. لكن الباحثين يسدون الفجوة مع أقطاب الجرافين و التصاميم الهجينة ، دمج المكثفات الفائقة مع البطاريات للحصول على أفضل ما في العالمين.

المستقبل متهم بالإمكانات

بينما نطلب حلول طاقة أكثر دواما ، تنتقل المكثفات الفائقة من المختبرات إلى الحياة الحقيقية. سواء كانت طائرة بدون طيار في وقت التالي أو الحفاظ على المستشفيات أثناء العواصف ، فإن "شواحن فائقة" تثبت أنه في بعض الأحيان ، أشياء جيدة يفعل تعال بسرعة - شحن الحزم. هل أنت مستعد لرؤية المستقبل في العمل؟ راقب كيفية تحويل المكثفات الفائقة للأجهزة والأنظمة التي نعتمد عليها كل يوم.