קטגוריות: מאמרים מוצגים » חדשות חשמליות מעניינות
מספר צפיות: 40842
הערות לכתבה: 8
מהם מנקי-על
יוניסטורים, צפים-על-רב-עוצמה, מוליכים-אולטרה-קולטורים - היסטוריה של יצירה והתפתחות טכנולוגיה
ב- 7 ביוני 1962 הגיש רוברט רייטמאייר, כימאי בחברת נפט אמריקאית סטנדרטית (SOHIO) בקליבלנד, אוהיו, בקשה לרישום פטנט המפרטת את המנגנון לאגירת אנרגיה חשמלית בקבל שכבה כפולה.
אם בתוך קבלים קונבנציונליים מאחר ובלטות אלומיניום היו מבודדות באופן מסורתי בשכבה דיאלקטרית, בהתגלמות שהוצע על ידי הממציא, הושם הדגש ישירות על חומר הצלחות. האלקטרודות היו חייבות להיות בעלות מוליכות שונה: לאלקטרודה אחת הייתה צריכה להיות מוליכות יונית, והשנייה - אלקטרונית.
כך, בתהליך טעינת קבלים, תהיה הפרדה של אלקטרונים ומרכזים חיוביים במוליך האלקטרוני, והפרדת קטיונים ואנונים במוליך היוני.
המוליך האלקטרוני הוצע להיות עשוי מפחמן נקבובי, ואז המוליך היוני יכול להיות תמיסה מימית של חומצה גופרתית. במקרה זה המטען יישמר בממשק של המוליכים המיוחדים הללו (אותה שכבה כפולה). ההבדל הפוטנציאלי של אותם יוניסטורים ראשונים יכול להגיע לערך של וולט אחד, והקיבול - יחידות של פארדים, מכיוון שכעת המרחק בין הלוחות היה פחות מ -5 ננומטר.
בשנת 1971 הועבר הרישיון לחברת NEC היפנית, שבאותה תקופה עסקה בכל תחומי התקשורת האלקטרונית. היפנים הצליחו לקדם טכנולוגיה לשוק האלקטרוניקה שנקרא "צלם-על".
שבע שנים לאחר מכן, בשנת 1978, הוציאה פנסוניק בתורו את "כובע הזהב", שגם הוא זכה להצלחה בשוק זה. ההצלחה הובטחה על ידי הנוחות של שימוש ביוניסטורים להעצמת הזיכרון הנדיף SRAM. עם זאת, ליוניסטורים אלה הייתה התנגדות פנימית גבוהה, שהגבילה את היכולת להפיק אנרגיה במהירות, ולכן צמצמה מאוד את טווח היישומים.
בשנת 1982, מומחים ממכון המחקר האמריקני Pinnacle (PRI), הממוקם בלוס גאטוס, קליפורניה, עובדים על שיפור חומרי אלקטרודה ואלקטרוליטים, פיתחו מייננים בעלי צפיפות אנרגיה גבוהה במיוחד שהופיעו בשוק תחת השם "PRI Ultracapacitor". .
לאחר 10 שנים, בשנת 1992, החלו מעבדות מקסוול (לימים הוחלפה לשינוי מקסוול טכנולוגיות, סן דייגו, קליפורניה, ארה"ב) בפיתוח טכנולוגיות PRI בשם "Boost Caps". המטרה כעת הייתה ליצור קבלים בעלי קיבולת גבוהה עם עמידות נמוכה בכדי להיות מסוגלים להניע ציוד חשמלי רב עוצמה.
איור. 1. SAMWHA Super-Capitator DH5U308W60138TH
בשנת 1999 חברת UltraCap Technologies Corp הטאיוונית. היא גם התחילה לשתף פעולה עם PRI, שפיתחה אז קרמיקה אלקטרודה גדולה במיוחד בשטח, ועד שנת 2001 הושק המפעל העיקרי הראשון של טייוואן בעל קיבולת גבוהה. מרגע זה החלה התפתחות פעילה של טכנולוגיה במכוני מחקר רבים בעולם.
ישנם גם שחקנים בשוק הרוסי, ולכן חברת חברת Ultracapacitors Phoenix (UKF LLC) היא חברת הנדסה המתמחה בתכנון, פיתוח, ייצור ויישום מעשי של פתרונות ומערכות המבוססים על צגים / יינונים-על. החברה עובדת בשיתוף פעולה עם מיטב היצרנים בעולם ומשתלטת באופן פעיל על החוויה שלהם.
השימוש ביוניסטורים
יוניסטים ליחידות פארד קיבלו שימוש ראוי כמקורות כוח לגיבוי במכשירים רבים.החל בעוצמת טיימרים של טלוויזיות ותנורי מיקרוגל, וכלה במכשירים רפואיים מורכבים. ככלל, ionistors מותקנים על כרטיסי זיכרון.
בעת החלפת הסוללה בוידאו או במצלמה, האיוניסטור תומך בכוח מעגלי הזיכרון האחראים להגדרות, הדבר תקף גם למרכזי מוזיקה, מחשבים וציוד דומה אחר. טלפונים מדי חשמל אלקטרוניים, מערכות אזעקת אבטחה, מכשירי מדידה אלקטרוניים ומכשירים רפואיים - צני-על מצאו יישום בכל מקום.
איור. 2. מנקי-על (ionistors)
יוניסטורים אלקטרוליטים אורגניים קטנים בעלי מתח מרבי של כ -2.5 וולט. כדי להשיג מתחים גבוהים יותר המותרים, היוניסטורים מחוברים לסוללות, בהכרח באמצעות נגדי כוונון.
היתרונות של יוניסטורים כוללים: קצב פריקת מטען גבוה, עמידות למאות אלפי מחזורי טעינה בהשוואה לסוללות, משקל נמוך לעומת קבלים אלקטרוליטיים, רעילות נמוכה, סובלנות פריקה לאפס.
איור. 3. אספקת חשמל בלתי ניתנת להפרעה במבני-על
איור. 4. מודולי רכב Supercapacitor
סיכויים
בפיתוח יוניסטורים, יכולתם הספציפית הולכת וגוברת יותר ויותר, ובסבירות גבוהה, במוקדם או במאוחר זה יביא להחלפה מוחלטת של סוללות במכני-על בתחומים טכניים רבים.
מחקרים שנעשו לאחרונה על ידי צוות מדענים מאוניברסיטת קליפורניה בריברסייד הראו כי סוג חדש של יוניסטור מבוסס על מבנה נקבובי, בו מופקדים חלקיקי רutenium תחמוצת על גרפןעדיף על המקבילים הטובים ביותר כמעט פעמיים.
חוקרים גילו שלנקבוביות "קצף גרפן" יש ננו-גודל המתאים להחזקת חלקיקים של תחמוצות מתכת מעבר. מנקי-על תחמוצת רותניום הם כיום האופציה המבטיחה ביותר. עובדים בטוחים על אלקטרוליט מימי, הם מספקים עלייה באנרגיה המאוחסנת ומגדילים את הקוטר המותר בגורם של שניים לעומת מיטב היוניסטורים הקיימים בשוק.
הם אוגרים יותר אנרגיה עבור כל סנטימטר מעוקב הנפח שלהם, ולכן רצוי להחליף בהם את הסוללות. ראשית, מדובר על אלקטרוניקה לבישה וניתנת להשתלה, אך בעתיד, החידוש יכול להתבסס גם על רכבים חשמליים אישיים.
גרפן מופקדת שכבה אחר שכבה על חלקיקי ניקל, המשמשת כתמיכה בננו-צינורות פחמן, שיחד עם גרפן יוצרים מבנה פחמן נקבובי. חלקיקים של תחמוצת רוטניום בקוטר של פחות מ- 5 ננומטר חודרים לתוך הננו -Pores האחרונים מתמיסה מימית. הקיבולת הספציפית של היוניסטור המבוססת על המבנה המתקבל היא 503 פארדים לגרם, שתואמת הספק ספציפי של 128 קילוואט / ק"ג.
איור. 4. מטען על מטפל גרפן
היכולת לקנה מידה של מבנה זה כבר הניחה את היסוד והניחה את היסוד ליצירת האמצעים האידיאליים לאגירת אנרגיה. יוניסטורים על בסיס "קצף גרפן" עברו בהצלחה את הבדיקות הראשונות, שם הראו את היכולת להטעין יותר משמונת אלפים פעמים ללא הידרדרות.
ראה גם באתר elektrohomepro.com
: