ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์คืออะไร

ไอออน, ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์, ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ - ประวัติความเป็นมาของการสร้างและการพัฒนาเทคโนโลยี

เมื่อวันที่ 7 มิถุนายน 1962 Robert Reitmayer นักเคมีที่ บริษัท American Standard Oil (SOHIO) ใน Cleveland รัฐโอไฮโอได้ยื่นคำขอรับสิทธิบัตรเพื่อขอรายละเอียดกลไกการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าในตัวเก็บประจุสองชั้น

หากเข้า ตัวเก็บประจุธรรมดา เนื่องจากแผ่นอลูมิเนียมถูกหุ้มด้วยฉนวนแบบดั้งเดิมด้วยชั้นไดอิเล็กตริกในศูนย์รวมที่นักประดิษฐ์เสนอการเน้นถูกวางโดยตรงบนวัสดุของแผ่น อิเล็กโทรดจะต้องมีค่าการนำไฟฟ้าที่แตกต่างกัน: อิเล็กโทรดหนึ่งจะต้องมีอิออนนำไฟฟ้าและอิเลคโทรนิคอื่น ๆ

ดังนั้นในกระบวนการชาร์จตัวเก็บประจุจะมีการแยกอิเล็กตรอนและศูนย์กลางเชิงบวกในตัวนำอิเล็กทรอนิกส์และการแยกประจุบวกและประจุลบในตัวนำไอออน

ตัวนำอิเล็กทรอนิกส์ถูกเสนอให้ทำจากคาร์บอนที่มีรูพรุนจากนั้นตัวนำอิออนิกอาจเป็นสารละลายกรดซัลฟิวริกในน้ำ ในกรณีนี้ประจุจะถูกเก็บไว้ที่ส่วนต่อประสานของตัวนำพิเศษเหล่านี้ (เลเยอร์คู่เดียวกัน) ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นของไอออนตัวแรกเหล่านี้สามารถถึงค่า 1 โวลต์และความจุ - หน่วยของ farads เพราะตอนนี้ระยะห่างระหว่างแผ่นเปลือกโลกน้อยกว่า 5 นาโนเมตร

ในปี 1971 ใบอนุญาตถูกโอนไปยัง บริษัท ญี่ปุ่น NEC ซึ่งในเวลานั้นมีส่วนร่วมในทุกพื้นที่ของการสื่อสารอิเล็กทรอนิกส์ ญี่ปุ่นประสบความสำเร็จในการส่งเสริมเทคโนโลยีสู่ตลาดเครื่องใช้ไฟฟ้าที่เรียกว่า "supercapacitor".

เจ็ดปีต่อมาในปี 1978 พานาโซนิคได้เปิดตัว Gold Capacitor ซึ่งประสบความสำเร็จในตลาดนี้ ความสำเร็จนั้นเกิดขึ้นได้ด้วยความสะดวกสบายในการใช้งานตัวเก็บประจุไอออนเพื่อเพิ่มกำลังหน่วยความจำที่ระเหยได้ของ SRAM อย่างไรก็ตามไอออนเหล่านี้มีความต้านทานภายในสูงซึ่งจำกัดความสามารถในการดึงพลังงานออกมาอย่างรวดเร็วและ จำกัด ช่วงการใช้งานให้แคบลงมาก

ในปีพ. ศ. 2525 ผู้เชี่ยวชาญจาก American Pinnacle Research Institute (PRI) ซึ่งตั้งอยู่ที่ Los Gatos รัฐแคลิฟอร์เนียได้ทำการพัฒนาวัสดุอิเล็กโทรดและอิเล็กโทรไลต์พัฒนา ionizers ความหนาแน่นพลังงานสูงมากซึ่งปรากฏในตลาดภายใต้ชื่อ“ PRI Ultracapacitor” .

หลังจาก 10 ปีในปี 1992 Maxwell Laboratories (ซึ่งต่อมาเปลี่ยนชื่อเป็น Maxwell Technologies, San Diego, California, USA) เริ่มพัฒนาเทคโนโลยี PRI ที่เรียกว่า "Boost Caps" เป้าหมายในขณะนี้คือการสร้างตัวเก็บประจุความจุสูงที่มีความต้านทานต่ำเพื่อให้สามารถใช้พลังงานอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ

มะเดื่อ 1. SAMWHA ELECTRIC supercapacitor DH5U308W60138TH

ในปี 1999 บริษัท ไต้หวัน UltraCap Technologies Corp. เธอเริ่มร่วมมือกับ PRI ซึ่งเป็นผู้พัฒนาเซรามิกอิเล็กโทรดขนาดใหญ่มากในเวลานั้นและในปีพ. ศ. 2544 ไต้หวันได้เปิดตัวอัลตร้าคาปาซิเตอร์ความจุสูงตัวแรกของไต้หวัน จากช่วงเวลานี้การพัฒนาเทคโนโลยีอย่างแข็งขันเริ่มขึ้นในสถาบันวิจัยหลายแห่งของโลก

นอกจากนี้ยังมีผู้เล่นในตลาดรัสเซียดังนั้น บริษัท Ultracapacitors Phoenix (UKF LLC) เป็น บริษัท ด้านวิศวกรรมที่เชี่ยวชาญด้านการออกแบบการพัฒนาการผลิตและการประยุกต์ใช้โซลูชั่นและระบบที่ใช้งานได้จริงโดยใช้ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ / ionizers บริษัท ทำงานใกล้ชิดกับผู้ผลิตที่ดีที่สุดในโลกและใช้เวลามากกว่าประสบการณ์ของพวกเขา

การใช้งานของไอออน

ไอออนต่อหน่วยฟาราด์ได้รับการใช้อย่างเหมาะสมเป็นแหล่งพลังงานสำรองในอุปกรณ์ต่าง ๆเริ่มต้นด้วยพลังของตัวจับเวลาของทีวีและเตาอบไมโครเวฟและลงท้ายด้วยอุปกรณ์การแพทย์ที่ซับซ้อน ตามกฎแล้วอิออนจะติดตั้งบนการ์ดหน่วยความจำ

เมื่อเปลี่ยนแบตเตอรี่ในวิดีโอหรือกล้องไอออนจะรองรับพลังของวงจรหน่วยความจำที่รับผิดชอบการตั้งค่าเช่นเดียวกับศูนย์ดนตรีคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์อื่นที่คล้ายคลึงกัน โทรศัพท์ มิเตอร์ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์, ระบบเตือนความปลอดภัยเครื่องมือวัดอิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์การแพทย์ - ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ได้พบแอปพลิเคชั่นทุกที่

มะเดื่อ 2. ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ (ไอออน)

อิเล็กโทรไลต์อิเล็กโทรไลต์อินทรีย์ตัวเล็ก ๆ มีแรงดันไฟฟ้าสูงสุดประมาณ 2.5 โวลต์ เพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าที่อนุญาตได้สูงขึ้นอิออนจะเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่ซึ่งจำเป็นต้องใช้ตัวต้านทาน shunt

ข้อดีของไอออนอิออน ได้แก่: อัตราการคายประจุที่สูง, ความต้านทานต่อวงจรชาร์จนับแสนเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่, น้ำหนักเบาเมื่อเทียบกับตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า, ความเป็นพิษต่ำ, ความทนทานต่อการปล่อยสู่ศูนย์

มะเดื่อ 3. แหล่งจ่ายไฟสำรองสำหรับซุปเปอร์คาปาซิเตอร์

มะเดื่อ 4. โมดูลรถยนต์ Supercapacitor

กลุ่มเป้าหมาย

ในการพัฒนาของตัวเก็บประจุไอออนความจุเฉพาะของพวกเขากำลังเพิ่มมากขึ้นเรื่อย ๆ และในทุกโอกาสไม่ช้าก็เร็วนี้จะนำไปสู่การเปลี่ยนแบตเตอรี่ที่สมบูรณ์ด้วยตัวเก็บประจุแบบซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ในด้านเทคนิคต่างๆ

การศึกษาล่าสุดโดยทีมนักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนียที่ริเวอร์ไซด์ได้แสดงให้เห็นว่าไอออนชนิดใหม่จะขึ้นอยู่กับโครงสร้างที่มีรูพรุนที่อนุภาครูทีเนียมออกไซด์ถูกสะสมไว้ กราฟีนเหนือกว่าคู่ที่ดีที่สุดเกือบสองเท่า

นักวิจัยได้ค้นพบว่ารูขุมขนของ“ โฟมกราฟีน” มีขนาดนาโนที่เหมาะสมสำหรับการจับอนุภาคของออกไซด์โลหะทรานซิชัน Ruthenium ออกไซด์ supercapacitors เป็นทางเลือกที่มีแนวโน้มมากที่สุด ปลอดภัยเมื่อทำงานกับอิเล็กโทรไลต์น้ำพวกมันให้พลังงานที่เก็บไว้เพิ่มขึ้นและเพิ่มจำนวนแอมแปร์ที่อนุญาตได้สองเท่าเมื่อเทียบกับอิออนที่ดีที่สุดในตลาด

พวกเขาเก็บพลังงานมากขึ้นสำหรับปริมาตรทุกลูกบาศก์เซนติเมตรดังนั้นจึงแนะนำให้เปลี่ยนแบตเตอรี่ด้วย ก่อนอื่นเรากำลังพูดถึงอิเล็กทรอนิคส์ที่สวมใส่และใส่เข้าไปในเครื่อง แต่ในอนาคตความแปลกใหม่อาจขึ้นอยู่กับยานพาหนะไฟฟ้าส่วนบุคคล

แกรฟีนถูกฝากโดยชั้นบนอนุภาคนิกเกิลซึ่งทำหน้าที่เป็นการสนับสนุนสำหรับท่อนาโนคาร์บอนซึ่งร่วมกับกราฟีนในรูปแบบโครงสร้างคาร์บอนที่มีรูพรุน อนุภาคของรูทีเนียมออกไซด์ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 5 นาโนเมตรจะแทรกซึมเข้าไปในอนุภาคนาโนหลังที่ได้จากสารละลายที่เป็นน้ำ ความจุเฉพาะของตัวต้านทานไอออนตามโครงสร้างที่เกิดขึ้นคือ 503 ฟาร์ดต่อกรัมซึ่งสอดคล้องกับพลังงานเฉพาะที่ 128 กิโลวัตต์ / กิโลกรัม

มะเดื่อ 4. เครื่องชาร์จกับกราฟีนซุปเปอร์คาปาซิเตอร์

ความสามารถในการปรับขนาดโครงสร้างนี้ได้วางรากฐานแล้วและวางรากฐานสำหรับการสร้างวิธีการเก็บพลังงานที่สมบูรณ์แบบ ตัวต้านทานบนพื้นฐานของ "กราฟีนโฟม" ประสบความสำเร็จในการทดสอบครั้งแรกซึ่งพวกเขาแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการชาร์จมากกว่าแปดพันครั้งโดยไม่มีการเสื่อมสภาพ