Суперконденсаторы

Немного познавательного.
Ионисторы, суперконденсаторы, ультраконденсаторы.

8 картинок, источник

7 июня 1962 года, Роберт Райтмаер, химик американской компании Standard Oil Company (SOHIO), располагавшейся в городе Кливленд, штата Огайо, подал заявку на получение патента, где подробно описывался механизм сохранения электрической энергии в конденсаторе, обладающем «двойным электрическим слоем».

Если в обычном конденсаторе алюминиевые обкладки, традиционно, были изолированы слоем диэлектрика, то в предлагаемом изобретателем варианте акцент делался непосредственно на материал обкладок. Электроды должны были иметь различную проводимость: один электрод должен был обладать ионной проводимостью, а другой – электронной.

Таким образом, в процессе заряда конденсатора происходило бы разделение электронов и положительных центров в электронном проводнике, и разделение катионов и анионов в ионном проводнике.

Электронный проводник предлагалось сделать из пористого углерода, тогда ионным проводником мог бы быть водный раствор серной кислоты. Заряд в таком случае сохранялся бы на границе раздела этих особых проводников (тот самый двойной слой). Разность потенциалов этих первых ионисторов могла достигать значения в 1 вольт, а емкость – единиц фарад, ведь теперь расстояние между обкладками было меньше 5 нанометров.

В 1971 году лицензия была передана японской компании NEC, занимающейся к тому моменту всеми направлениями электронной коммуникации. Японцам удалось успешно продвинуть технологию на рынок электроники под названием «Суперконденсатор».

Спустя семь лет, в 1978 году, компания Panasonic, в свою очередь, выпустила «Золотой конденсатор» («Gold Cap»), так же завоевавший успех на этом рынке. Успех был обеспечен удобством применения ионисторов для питания энергозависимой памяти SRAM. Однако эти ионисторы обладали высоким внутренним сопротивлением, которое ограничивало возможность быстрого извлечения энергии, а значит, сильно сужала диапазон сфер применения.

В 1982 году специалисты американского Научно-исследовательского Института Pinnacle (PRI), расположенного в городе Лос-Гатос, штат Калифорния, работая над улучшением материалов электродов и электролитов, разработали ионисторы с чрезвычайно высокой плотностью энергии, которые появились на рынке под названием «PRI Ultracapacitor».

Спустя 10 лет, в 1992 году, компания Maxwell Laboratories (позже сменившая название на Maxwell Technologies, г. Сан-Диего, штат Калифорния, США) начала развивать технологию PRI под названием "Boost Caps". Целью теперь стало создание конденсаторов высокой емкости с низким сопротивлением, чтобы получить возможность питания мощного электрооборудования.

В 1999 году тайванская компания UltraCap Technologies Corp. также начала сотрудничество с PRI, которые разработали к тому времени электродную керамику чрезвычайно большой площади, и к 2001 году на рынок вышел первый высокоемкостной ультраконденсатор производства Тайваня. С этого момента началось активное развитие технологии во многих НИИ мира.

На Российском рынке тоже присутствуют свои игроки, так компания «Ультраконденсаторы Феникс» (ООО "УКФ") является инжиниринговой компанией, специализирующейся на проектировании, разработке, производстве и практическом применении решений и систем на базе суперконденсаторов/ионисторов. Компания работает в плотной связке с лучшими мировыми производителями и активно перенимает их опыт.

Ионисторы на единицы фарад получили заслуженное применение в качестве источников резервного питания во множестве устройств. Начиная с питания таймеров телевизоров и СВЧ-печей, и заканчивая сложными медицинскими приборами, такими, как дефибрилляторы и рентгенаппараты.

При смене батареи в видео или фотокамере, ионистор поддерживает питание схем памяти, отвечающих за настройки, это же касается музыкальных центров, компьютеров и другой подобной техники. Телефоны, электронные счетчики электроэнергии, охранные системы сигнализации, электронные измерительные приборы и приборы медицинского применения – везде нашли применение суперконденсаторы.

Малые ионисторы на основе органических электролитов обладают максимальным напряжением около 2,5 вольт. Для получения более высоких допустимых напряжений, ионисторы соединяют в батареи, обязательно применяя шунтирующие резисторы.

К преимуществам ионисторов относится: высокая скорость заряда-разряда, устойчивость к сотням тысяч циклов перезаряда по сравнению с аккумуляторами, малый вес по сравнению с электролитическими конденсаторами, низкий уровень токсичности, допустимость разряда до нуля.

При разработке ионисторов все более и более повышается их удельная емкость, и, по всей вероятности, рано или поздно это приведет к полной замене аккумуляторов на суперконденсаторы во многих технических сферах.

Последние исследования группы ученых Калифорнийского университета в Риверсайде показали, что новый тип ионисторов на основе пористой структуры, где частицы оксида рутения нанесены на графен, превосходят лучшие аналоги почти в два раза.

Исследователи обнаружили, что поры «графеновой пены» обладают наноразмерами, подходящими для удержания частиц оксидов переходных металлов. Суперконденсаторы на основе оксида рутения теперь являются самым перспективным из вариантов. Безопасно работающие на водном электролите, они обеспечивают увеличение запасаемой энергии и повышают допустимую силу тока вдвое по сравнению с самыми лучшими из доступных на рынке ионисторов.

Они запасают больше энергии на каждый кубический сантиметр своего объёма, поэтому ими целесообразно будет заменить аккумуляторы. Прежде всего, речь идёт о носимой и имплантируемой электронике, но в перспективе новинка может обосноваться и на персональном электротранспорте.

На частицы никеля послойно осаживают графен, выступающий опорой для углеродных нанотрубок, которые вместе с графеном формируют пористую углеродную структуру. В полученные нанопоры последней из водного раствора проникают частицы оксида рутения диаметром менее 5 нм. Удельная ёмкость ионистора на основе полученной структуры составляет 503 фарад на грамм, что соответствует удельной мощности 128 кВт/кг.

Возможность масштабирования этой структуры уже положила начало и создала основу на пути создания идеального средства хранения энергии. Ионисторы на основе «графеновой пены» прошли успешно первые тесты, где показали способность к перезаряду более восьми тысяч раз без ухудшения характеристик.

На фото - использование суперкондесаторов в качестве пусковой батареи при разряженной (неисправной) штатной.

Как-то так...

Жду с али два ионистора на 4 фарада. В собачий светящийся ошейник(так-то один нужен, но они суки только по два отправляют). Долго идут чёт.

Как на первой картинке, ебашили друг друга током, зарядив их в розетке

Скорее такими:



Исправил картинку, но всё-же - МБГО не взрывались мгновенно. Им надо долго прогреться.

Это сообщение отредактировал machinist - 27.11.2017 - 16:53

Хотел себе как-то купить, но что-то недешевое удовольствие.

200 рублей за 2 штуки.

ссылка на али не ради рекламы. сами понимаете.
https://ru.aliexpress.com/item/Fala-capacit...2595597216.html


Это сообщение отредактировал Зарыч - 27.11.2017 - 16:36

А вольт не маловато? Мы ссали меньше 250 совать, пальцы целые в классе были не только лишь у всех!!

З.Ы. был бы такой как в посте у нас в деццтве, выжило бы намного меньше нашего брата

норм, познавательно. Походу граница между акк и конденсатором стирается

В Теслу вместо 18600 можно будет вкорячить?

Это сообщение отредактировал sharipovraus - 27.11.2017 - 16:42

Считай батарейки для прыгающего робота почти готовы....

Нет!
Ты что, он на 160 вольт всего. Может и взорваться от розетки. Именно на 400, или 600 вольт надо!
А уж если убить надо, то вот таким можно )))


Это сообщение отредактировал Senya55 - 27.11.2017 - 16:46

можно, но если оставишь её заряженой на неделю - обнаружишь пустой

В данном случае не тип и напряжение больше имею в виду, а емкость :)))

И МБГО не так уж и взрывались.

Это вот К50-12, К50-3 и им подобные - да, красота. А те, что с резиновой пробкой
(не помню уже маркировку) иногда еще не просто взрывались, а сначала превращались в "плазмотрон" :)))

Это сообщение отредактировал machinist - 27.11.2017 - 16:53

Думаю именно за ними будущее. Как только время зарядки электромобиля сократится до 5 минут- настанет век электромобилей.

такой бы у тебя въебал в руках , он всего на 160 вольт

А никто не знает, можно ли самому такую собрать?

Могу ошибаться, но из кондёров долгосрочное питалово никакое. То есть, для полной замены акка они не очень то. Быстрый заряд, но и разряд тоже.

Толи дело атомная батарейка

Это сообщение отредактировал snake76 - 27.11.2017 - 16:58

4 фарады они не правильно указали в таких гигантских размерах, там все 40 фарад! тебя обманули,-это не кролик! - это шанхайский барс!