קבלי על - סופר ואפילו אולטרה
נושא יעילות הסוללה, המהירות, הקיבולת והבטיחות הופך כעת לאחת הבעיות העולמיות העיקריות. במובן זה שתת-פיתוח בתחום הזה מאיים לקפוא על כל הציוויליזציה הטכנית שלנו.
לאחרונה כתבנו על סוללות ליתיום-יון מתפוצצות בטלפונים. הקיבולת שעדיין לא מספקת והטעינה האיטית שלהם בהחלט הרגיזו את אילון מאסק או כל חובב רכב חשמלי אחר יותר מפעם אחת. כבר שנים רבות אנו שומעים על חידושים שונים בתחום, אך עדיין אין פריצת דרך שתיתן משהו טוב יותר בשימוש יומיומי. עם זאת, כבר זמן מה מדברים רבות על כך שניתן להחליף סוללות בקבלים בעלי טעינה מהירה, או יותר נכון בגרסת ה"סופר" שלהם.
מדוע קבלים רגילים אינם מקווים לפריצת דרך? התשובה פשוטה. קילוגרם בנזין הוא בערך 4. קילוואט-שעה של אנרגיה. לסוללה בדגם טסלה יש בערך פי 30 פחות אנרגיה. קילוגרם של מסת קבלים הוא רק 0,1 קילוואט. אין צורך להסביר מדוע קבלים רגילים אינם מתאימים לתפקיד חדש. הקיבול של סוללת ליתיום-יון מודרנית יצטרך להיות גדול פי כמה מאות.
קבל-על או קבל-על הוא סוג של קבלים אלקטרוליטיים אשר בהשוואה לקבלים אלקטרוליטיים קלאסיים, הוא בעל קיבול חשמלי גבוה במיוחד (בסדר גודל של כמה אלפי פארד), עם מתח פעולה של 2-3 וולט. היתרון הגדול ביותר של קבלי-על הוא זמני טעינה ופריקה קצרים מאוד בהשוואה להתקני אחסון אנרגיה אחרים (למשל סוללות). זה מאפשר לך להגדיל את אספקת החשמל ל 10 קילוואט לק"ג משקל קבלים.
אחד מדגמי האולטרה-קבלים הקיימים בשוק.
הישגים במעבדות
החודשים האחרונים הביאו מידע רב על אבות טיפוס חדשים של קבלי-על. בסוף 2016, למדנו, למשל, שקבוצת מדענים מאוניברסיטת מרכז פלורידה יצרה תהליך חדש ליצירת קבלי-על, חוסך יותר אנרגיה ועמיד ביותר מ-30 XNUMX. מחזורי טעינה/פריקה. אם נחליף את הסוללות בקבלי-העל האלה, לא רק שנוכל להטעין סמארטפון בשניות, אלא שזה יספיק ליותר משבוע של שימוש, אמר Nitin Chowdhary, חבר בצוות המחקר, לתקשורת. . מדענים בפלורידה יוצרים קבלי-על ממיליוני מיקרו-חוטים המצופים בחומר דו-ממדי. חוטי הכבל הם מוליכים טובים מאוד של חשמל, המאפשרים טעינה ופריקה מהירה של הקבל, והחומר הדו-ממדי המכסה אותם מאפשר אחסון של כמויות גדולות של אנרגיה.
מדענים מאוניברסיטת טהראן באיראן, המייצרים מבני נחושת נקבוביים בתמיסות אמוניה כחומר אלקטרודה, דבקים בתפיסה דומה במקצת. הבריטים, בתורם, בוחרים בג'לים כמו אלה המשמשים בעדשות מגע. מישהו אחר לקח את הפולימרים לסדנה. מחקר ומושגים הם אינסופיים ברחבי העולם.
מדענים המעורבים ב פרויקט ELECTROGRAPH (אלקטרודות מבוססות גרפן ליישומי קבל-על), במימון האיחוד האירופי, עבדה על ייצור המוני של חומרי אלקטרודות גרפן ויישום של אלקטרוליטים יוניים נוזליים ידידותיים לסביבה בטמפרטורת החדר. מדענים מצפים לזה גרפן יחליף את הפחמן הפעיל (AC) משמש באלקטרודות של קבלי-על.
החוקרים ייצרו כאן תחמוצות גרפיט, פיצלו אותן ליריעות של גרפן, ואז הטמיעו את היריעות לתוך קבל-על. בהשוואה לאלקטרודות מבוססות AC, לאלקטרודות גרפן יש תכונות הדבקה טובות יותר ויכולת אחסון אנרגיה גבוהה יותר.
נוסעים עולים - החשמלית בטעינה
מרכזי מדע עוסקים במחקר ובאב-טיפוס, והסינים הוציאו לפועל קבלי-על. העיר Zhuzhou, מחוז הונאן, חשפה לאחרונה את החשמלית הראשונה מתוצרת סין המופעלת על ידי קבלי-על (2), מה שאומר שהיא אינה דורשת קו עילי. החשמלית מונעת על ידי פנטוגרפים המותקנים בתחנות. טעינה מלאה אורכת כ-30 שניות, ולכן היא מתבצעת במהלך העלייה והירידה של הנוסעים. זה מאפשר לרכב לנסוע 3-5 ק"מ ללא חשמל חיצוני, וזה מספיק כדי להגיע לתחנה הבאה. בנוסף, הוא משחזר עד 85% מהאנרגיה בעת בלימה.
האפשרויות לשימוש מעשי בקבלי-על הן רבות - ממערכות אנרגיה, תאי דלק, תאים סולאריים ועד כלי רכב חשמליים. לאחרונה, תשומת הלב של המומחים נמשכה לשימוש בקבלי-על בכלי רכב חשמליים היברידיים. תא דלק דיאפרגמה פולימרי טוען קבל-על, אשר אוגר אנרגיה חשמלית המשמשת להנעת מנוע. ניתן להשתמש במחזורי הטעינה/הפריקה המהירים של ה-SC כדי להחליק את שיא ההספק הנדרש של תא הדלק, ולספק ביצועים כמעט אחידים.
נראה שאנחנו כבר בפתח מהפכת קבלי העל. הניסיון מלמד, עם זאת, שכדאי לרסן את עודפי ההתלהבות כדי לא להתבלבל ולא להישאר עם סוללה ישנה ריקה בידיים.
