Գերկոնդենսատորներ մարտկոցների փոխարեն. սարք, հնարավորությունների համեմատություն, օգտագործման առավելություններ, ակնարկներ

2024 Հեղինակ: Erin Ralphs | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-02-19 17:01

Բարձր կոնկրետ հզորության գաղափարը ուսումնասիրվել է 1960-ականներին, սակայն այսօր այս տեխնոլոգիայի նկատմամբ հետաքրքրության նոր ալիք կա՝ վերջնական արտադրանքի կատարողական հատկությունների եզակի համակցության շնորհիվ: Այսօր այս տեխնոլոգիայի հիման վրա արտադրվում են սուպերկոնդենսատորների և գերկոնդենսատորների տարբեր մոդիֆիկացիաներ, որոնք կարելի է համարել լիարժեք էներգիայի մարտկոց: Ստորև ներկայացված սուպերկոնդենսատորների գաղափարները ցույց են տալիս, որ նրանց ապագա մրցակցությունը սովորական մարտկոցների (մարտկոցների) հետ այնքան էլ ֆանտաստիկ չէ:

Ի՞նչ է գերկոնդենսատորը:

Ըստ էության, սա օպտիմիզացված էլեկտրաքիմիական մարտկոց է, որը պատրաստված է կոմպակտ կոնդենսատորի տեսքով: Նույնիսկ սարքի հպանցիկ համեմատությամբ բնորոշի հետմարտկոցը մեքենայի համար, դուք կարող եք ընդգծել չափի ակնհայտ տարբերությունը, և գործնականում օգուտները նույնպես ջրի երես դուրս կգան ավելի երկար ծառայության և հզորության տեսքով: Այլ կերպ ասած, մարտկոցների փոխարեն կարող են օգտագործվել սուպերկոնդենսատորներ, թեև որոշ վերապահումներով՝ կապված էներգետիկ ներուժի կուտակման սահմանափակումների հետ։ Նման նրբերանգները դեռևս տեղի են ունենում իոնիստների տեխնոլոգիական զարգացման անկատարության պատճառով, սակայն իրավիճակը փոխվում է շուկայի ճնշման տակ մարտկոցների նկատմամբ աճող պահանջներով։

Դիզայն և արտադրանքի ձևավորում

Այս կոնդենսատորի հիմքը ձևավորվում է երկու էլեկտրոդներով, որոնց միջև ավանդաբար տեղադրվում է էլեկտրոլիտիկ միջավայրը։ Տարբերությունները մարտկոցից կարելի է նկատել էլեկտրոդների արտադրության համար նախատեսված նյութերի կառուցվածքում, որոնց թիթեղները պատված են ծակոտկեն ակտիվացված ածխածնով։ Ինչ վերաբերում է էլեկտրոլիտին, ապա այս հզորությամբ կարող են օգտագործվել օրգանական և անօրգանական խառնուրդներ։ Կառուցվածքային առումով առանձնանում է նաև գերկոնդենսատորների կառուցվածքում մեկուսացման տեխնիկական լուծումը։ Դիէլեկտրիկ շերտով մարտկոցի ալյումինե թիթեղների փոխարեն օգտագործվում են իոնային և էլեկտրոնային հաղորդունակության օպտիմալ հատկություններով բաղադրիչներ։ Եթե մենք շարունակենք գերկոնդենսատորի հնարավոր օգտագործման հայեցակարգը որպես մարտկոց, ապա ծակոտկեն ածխածինը կարող է լավ հանդես գալ որպես էլեկտրոնային հաղորդիչ, իսկ ծծմբաթթվի լուծույթը՝ որպես իոնային հաղորդիչ: Այս կերպ էլեկտրոդների միջև կարելի է ապահովել լիցքի բաժանման օպտիմալ շերտ՝ առանց մեծածավալ մեկուսիչների լրացուցիչ ընդգրկման:

Գերկոնդենսատորների տարատեսակներ

Արդեն այսօր իոնիստների զարգացման մի քանի ուղղություններ կան. Առավել նկատելի և խոստումնալից սարքերի հետևյալ տեսակներն են՝

• Կրկնակի շերտի կոնդենսատորներ: Ստանդարտ մոդելը, որն օգտագործում է վերը նշված էլեկտրոդները, որոնք պատրաստված են էլեկտրահաղորդիչ նյութից, և որպես էլեկտրոլիտ օգտագործվում է հատուկ բաժանարար։ Էներգիայի ներուժի կուտակումն առաջանում է էլեկտրոդների վրա լիցքի բաժանման արդյունքում։
• կեղծ կոնդենսատորներ. Այս տեսակի գերկոնդենսատորից պատրաստված վերալիցքավորվող մարտկոցը կարող է շատ հաջող լուծում լինել, քանի որ այն առաջարկում է էներգիա կուտակելու ավելի առաջադեմ եղանակներ: Նախ, ակտիվանում է Ֆարադեյի մեխանիզմի սկզբունքը, որը կապված է սովորական մարտկոցներում էներգիայի կուտակման գործընթացների հետ: Եվ երկրորդը, պահպանված է նաև էլեկտրոդների միջև էլեկտրաստատիկ փոխազդեցության հիմնական սխեման կրկնակի էլեկտրական շերտում։
• Հիբրիդային կոնդենսատորներ. Միջանկյալ հայեցակարգ, որը միավորում է մարտկոցների և կոնդենսատորների անհատական դրական հատկանիշները: Նման սարքերը, որպես կանոն, օգտագործում են էլեկտրոդների համակցություն, որոնք պատրաստված են խառը օքսիդներից և լցոնված պոլիմերներից: Այս ուղղության հետագա զարգացումը կապված է ածխածնային կրիչներով և հաղորդիչ պոլիմերներով համալրված կոմպոզիտային նյութերի օգտագործման հետ:

Հիմնական հատկանիշներ

Այսօր դժվար է խոսել իոնիստների արդյունավետության հաստատված ցուցանիշների մասին, քանի որ.տեխնոլոգիան անընդհատ բարելավվում և ճշգրտվում է էլեկտրաքիմիական հոսանքի աղբյուրների բարելավման համար: Բայց եթե վերցնենք միջին տվյալները գերկոնդենսատորների հիմնական բնութագրերի վերաբերյալ, ապա կոնկրետ ցուցիչները կունենան հետևյալ տեսքը՝

• Լիցքավորման ժամանակ - 1-ից 10 վայրկյան
• Լիցքավորման ցիկլերի թիվը մոտ 1 միլիոն է, որը համապատասխանում է 30000 ժամի։
• Լարումը բլոկային խցում - միջակայքը 2,3-ից մինչև 2,75 V:
• Էներգիայի ինտենսիվություն - ստանդարտ արժեք 5 Վտժ/կգ։
• Հզորությունը՝ մոտ 10000 Վտ/կգ։
• Տևողություն՝ մինչև 15 տարի։
• Օպերացիոն ջերմաստիճան -40°C-ից մինչև 65°C:

Համեմատություն սովորական մարտկոցների հետ

Հիմնական տարբերակիչ պարամետրերն են էներգիայի կուտակման արագությունը և էլեկտրական լիցքի վերադարձի աստիճանը։ Նման չափսերով սուպերկոնդենսատորի մոտ էլեկտրական ներուժի կրկնակի շերտի օգտագործման շնորհիվ էլեկտրոդների աշխատանքային մակերեսի մակերեսը մեծանում է: Այսինքն՝ կարելի է խոսել մարտկոցի և կոնդենսատորի լավագույն հատկությունները որպես այդպիսին համատեղելու մասին։ Եթե համեմատենք մարտկոցի և սուպերկոնդենսատորի հոսանքների բաշխումը բեռի հետ, ապա սպառված հոսանքի ծավալների միատեսակությունը ընդհանուր առմամբ նույնական կլինի, բայց երկու ուղղումներով։ Մարտկոցի շահագործման ընթացքում հնարավոր է ամենամեծ հոսանքը տեղափոխել բլոկի ստորին հատվածում գտնվող տարրը, իսկ իոնիստների դեպքում, սկզբունքորեն, ցածր լարման պատճառով պոտենցիալը ավելի քիչ կլինի։ Նաև զգալի տարբերությունները ներառում են աշխատանքային ռեսուրսի տարբերությունը. գերկոնդենսատորները ժամանակի ընթացքում ծառայում են մոտավորապես 25-30% ավելի երկար, էլ չասած:իրագործելի աշխատանքային ցիկլերի ավելի բարձր ցուցանիշ։

Գործող գերկոնդենսատորների առավելությունները

Եթե ընդհանուր առմամբ հաշվի առնենք մարտկոցների փոխարեն գերկոնդենսատորների օգտագործման դրական ազդեցությունը, ապա առաջին պլան դուրս կգան հետևյալ հատկանիշները.

• Գերկոնդենսատորների էներգիայի բարձր խտությունը թույլ է տալիս դրանք օգտագործել էլեկտրոնային սարքերում որպես կարճաժամկետ էներգիայի աղբյուր:
• Բնապահպանական անվտանգություն. Իհարկե, նախագծում դեռ պահպանված են էլեկտրաքիմիական բաղադրիչները, սակայն դրանց թունավոր ազդեցությունը անընդհատ նվազում է։
• Վերականգնվող աղբյուրներից էներգիա օգտագործելու հնարավորություն՝ քամի, արև, ջուր և հող։
• Մարտկոցների կառուցվածքային ինտեգրման հնարավորությունների ընդլայնում, օրինակ՝ բարդ էլեկտրակայանների, հիբրիդային էլեկտրական մեքենաների, ջրածնային վառելիքով աշխատող մեքենաների և այլնի սպասարկման համար:

Հարկ է նշել գերկոնդենսատորի որոշ առավելություններ սովորական կոնդենսատորի նկատմամբ: Դրանցից քիչ են, բայց էներգիայի պահպանման մեծ հզորությունը սկզբունքորեն կարևոր է: Այս ցուցանիշի համաձայն, իոնիստների ոչ բոլոր փոփոխությունները կարող են մրցել մարտկոցների հետ, այնուամենայնիվ, էլեկտրական հզորության պարամետրով կոնդենսատորների համեմատությամբ, նրանք վստահորեն հաղթում են:

Սուպերկոնդենսատորների դրական ակնարկներ

Սուպերկոնդենսատորների փորձարկումն ու մասնակի կիրառումն այսօր տեղի է ունենում արդյունաբերության տարբեր ոլորտներում: Ինչպես ցույց են տալիս այս սարքերի աշխատանքի վերաբերյալ ակնարկները, դրանք հաստատում են արտադրողների հայտարարությունները բարձրության մասինհուսալիություն, շրջակա միջավայրի անվտանգություն և բարձր հզորություն: Այն, ինչ հատկապես կարևոր է գերկոնդենսատորների և մարտկոցների համեմատության տեսանկյունից, առաջիններն այնքան էլ պահանջկոտ չեն ֆիզիկական բեռնաթափման ժամանակ հատուկ պայմաններ ստեղծելու համար։ Սա մասամբ պայմանավորված է բաղադրիչների նույն ցածր թունավորությամբ, բայց ավելի մեծ չափով, շահագործման էրգոնոմիկան պայմանավորված է պատյանի պաշտպանվածության բարձր աստիճանով: Այսինքն, օգտագործողը կարիք չունի հատուկ սարքեր տրամադրել սուպերկոնդենսատորները փակ պայմաններում սպասարկելու համար: Ցածր քաշը և օպտիմիզացված չափերը նաև հեշտացնում են ընթացիկ սպասարկման աշխատանքները:

Բացասական ակնարկներ գերկոնդենսատորների մասին

Այս կարգի կոնդենսատորների մեջ կան նաև թույլ կողմեր, որոնք ակնհայտորեն դրսևորվում են նաև գործնականում։ Մասնավորապես, օգտվողները մատնանշում են իրենց ցածր էներգիայի խտությունը, ցածր կատարողականությունը և ոչ միշտ բավարար լարման մակարդակը, ինչը ստիպում է մի քանի տարրեր օգտագործել մեկ թիրախային սպառողին սպասարկելու համար: Շատ առումներով այս թերությունները կանխում են այսօր մարտկոցների փոխարեն սուպերկոնդենսատորների օգտագործումը, թեև, կրկին, տեխնոլոգիական զարգացումն ավելի հավանական է լուծել այդ խնդիրները։

Կոնդենսատորների զարգացման հեռանկարներ

Ըստ մասնագետների և մարտկոցներ մշակողների՝ մոտ ապագայում ամենուր կօգտագործվեն նոր սերնդի կոնդենսատորներ։ Դա հնարավոր կդառնա սարքերի կոնկրետ հզորության ակտիվ աճի շնորհիվ։ Դա արժե այնավելացնել և բարելավել սուպերկոնդենսատորների տեխնիկական և կառուցվածքային բնութագրերը, որոնք հիմնականում վերաբերում են չափերին և քաշին: Միաժամանակ այսօր արդեն կազմակերպվում են մինչև 2,5 մՎտ հզորությամբ իոնիստների փորձարկումներ։ Հետագայում նման համակարգերը կարող են օգտագործվել տրանսպորտային ցանցերի, արդյունաբերական օբյեկտների և բնակելի համալիրների սպասարկման մեջ։

Եզրակացություն

Սուպերկոնդենսատորի հայեցակարգը համարվում է օպտիմալ լուծում այն իրավիճակներում, երբ առկա է հոսանքի լարման կարճաժամկետ անհրաժեշտություն: Սա մասամբ հակասում է էլեկտրաքիմիական մարտկոցների գաղափարին, որոնք կենտրոնացած են որոշակի պարամետրերով էներգիայի երկարաժամկետ պահպանման վրա։ Բայց հնարավո՞ր է մեքենայում մարտկոցի փոխարեն գերկոնդենսատոր օգտագործել՝ հաշվի առնելով այս գործառնական հատկությունը: Հավանականության բարձր աստիճանով, առաջադեմ ավտոկոնցեռնները կօգտագործեն բարձր հզորության կոնդենսատորներ, բայց միայն հատուկ հիբրիդային տարբերակներում, որոնք միավորում են որպես այդպիսին գերկոնդենսատորների դրական հատկությունները և ավանդական էլեկտրաքիմիական բաղադրիչները: Օրինակ, այսօր նման լուծույթները օգտագործվում են էլեկտրաքիմիական կապարաթթվային կառուցվածքի և գերկոնդենսատորի համակցության տեսքով։