Superkondenzátor nabíjení

Příkladem nevhodného použití akumulátorů a naopak aplikace vyhovující vlastnostem superkondenzátorů jsou zahraní lampičky napájené ze solárních článků, které se přes den nabijí a celou noc svítí. S používanými akumulátory NiMH, navíc při velkém střídání teplot a hlubokém vybíjení, nemají . To, že má zálohovací superkondenzátor velký vnitřní odpor (typicky Ω), při tomto . Bez problémů snáší opakované nabíjení a vybíjení vysokými proudy, má dlouhou životnost, nevadí mu nízké provozní teploty a nedochází u něj k paměťovému efektu. Klíčový rozdíl je ve způsobu ukládání energie.

Dnešní baterie k tomu používají chemické reakce, které nejsou dokonale vratné, takže úložná kapacita soustavy postupně klesá.

Reakce jsou také relativně pomalé, proto trvá nabíjení hodinu a více. Kondenzátory ukládají energii staticky na povrchu materiálu . Americkým a Jihokorejským vědcům se podařilo vyrobit superkondenzátor na bázi nanodrátků sulfidu wolframu (WS2). Takový pružný superkondenzátor o rozměrech lidského nehtu je možné nabít během pár sekund a je schopen dodávat elektrickou energii několik dnů. Navíc vydrží kolem tisíc cyklů.

Při nabíjení i vybíjení se napětí na nich mění od nuly do maxima. Na to můžeme reagovat dvěma způsoby, buď bez přídavné elektroniky využívat superkondenzátory jen v malém rozsahu napětí a zužitkovat jen zlomek uložené energie, nebo jak pro nabíjení tak vybíjení použít spínané elektronické měniče, . Vynořují se s každým novým objevem a pak opět zaplouvají pod hladinu.

Superkondenzátory neboli ultrakapacitory jsou na stránkách našeho magazínu oblíbenou stálicí. Nové možnosti slibuje britská společnost Augmented Optics. Hyundai Ioniq Electric nabíjecí stanice Humpolec Vystrkov.

Vědci vytvořili speciální hybridní superkondenzátor , který kombinuje výhody rychlého nabíjení kondenzátorů a zároveň velké kapacity jakou mají klasické baterie. Povrch uhlíku ve tvaru cibule je pro ionty zcela přístupný, zatímco u jiných materiálů póry, tvar a velikost podstatně zpomalily proces nabíjení a vybíjení. Protože nebylo potřeba použít polymery jako pojivou vrstvu elektro proces nabíjení a vybíjení kondenzátoru se ještě dále zrychlil. Proto mohou mikro- superkondenzátory. Při opakované nabíjení a vybíjení vysokými proudy netrpí negativními vlastnostmi jako je zahřívání či snižování životnosti.

Zapouzdření pulzních superkondenzátorů se také vyvíjí. Důraz je kladen především na rozměry a nízkou výšku. Osmnáctiletá americká studentka Eesha Khareová představila na mezinárodní středoškolské vědecké soutěži technologii, která výrazně zkracuje čas nabíjení baterií. Její projekt se stal jednou z trojice letošních vítězných prací.

Mladá studentka tak získala odměnu ve výši tisíc dolarů. Ačkoli se posledních několik let snaží různé technologické společnosti přijít na trh s akumulátory, které by měly menší hmotnost, vyšší kapacitu a mohly se rychleji nabíjet , pořád se nedaří opustit začarovaný kruh, kdy s požadovaným dojezdem roste hmotnost, velikost a cena akumulátorů. Mezi používané technologie patří kompozitní setrvačníky – např.

Závody Fsice nejsou nejlepším příkladem ekologické a optimální ekonomické . Nabití proběhne během několika vteřin, což je další výhoda ve srovnání s minimálně několika desítkami minut nabíjení. Vědci z univerzity v Bristolu a University of Surrey poblíž Londýna provedli analýzu, podle které je superkondenzátor až tisíckrát efektivnější než klasický kondenzátor.

Místo klasických baterií sáhl tým výzkumníků po superkondenzátorech , které se dokáží nabít za pár sekund a díky novému využití nanotechnologií nabídnou vysokou energetickou hustotu. Na rozdíl od lithiových baterií vydrží dlouhé roky a neztrácí na kapacitě. Zmenšování a další rozvoj osobní elektroniky začíná omezovat jediný faktor – velikost baterií, jejich pomalé nabíjení a krátká životnost.

To se však má brzy změnit. Dvojice chemiků z Kalifornské univerzity představila miniaturní superkondenzátory schopné stokrát až tisíckrát rychlejšího nabití než klasické . Je založen na principu elektrochemické dvojvrstvy, která se skládá ze dvou opačně nabitých vrstev, k jejichž nabitému povrchu jsou přitahovány elektrostatickými silami, adsorpčními silami a difúzí ionty opačného náboje ve snaze zneutralizovat povrch elektrody.