सुपरकॅपेसिटर - सुपर आणि अगदी अल्ट्रा

बॅटरीची कार्यक्षमता, वेग, क्षमता आणि सुरक्षितता ही समस्या आता मुख्य जागतिक समस्यांपैकी एक बनत आहे. या अर्थाने या क्षेत्रातील अविकसितपणामुळे आपली संपूर्ण तांत्रिक सभ्यता ठप्प होण्याचा धोका आहे.

आम्ही अलीकडेच फोनमधील लिथियम-आयन बॅटरीच्या स्फोटाबद्दल लिहिले. त्यांची अजूनही असमाधानकारक क्षमता आणि मंद चार्जिंगमुळे एलोन मस्क किंवा इतर कोणत्याही इलेक्ट्रिक वाहन उत्साही व्यक्तींना एकापेक्षा जास्त वेळा नक्कीच नाराज केले आहे. आम्ही या क्षेत्रातील विविध नवकल्पनांबद्दल अनेक वर्षांपासून ऐकत आहोत, परंतु अजूनही असे कोणतेही यश मिळालेले नाही ज्यामुळे रोजच्या वापरात काहीतरी चांगले होईल. तथापि, आता काही काळापासून बॅटरी जलद-चार्जिंग कॅपेसिटर किंवा त्याऐवजी त्यांच्या "सुपर" आवृत्तीने बदलल्या जाऊ शकतात याबद्दल बरीच चर्चा झाली आहे.

सामान्य कॅपेसिटर यशस्वी होण्याची आशा का करत नाहीत? उत्तर सोपे आहे. एक किलोग्रॅम गॅसोलीन अंदाजे 4. किलोवॅट-तास ऊर्जा असते. टेस्ला मॉडेलमधील बॅटरीमध्ये सुमारे 30 पट कमी ऊर्जा असते. एक किलोग्रॅम कॅपेसिटर वस्तुमान फक्त 0,1 kWh आहे. सामान्य कॅपेसिटर नवीन भूमिकेसाठी योग्य का नाहीत हे स्पष्ट करण्याची आवश्यकता नाही. आधुनिक लिथियम-आयन बॅटरीची कॅपॅसिटन्स कित्येक शंभर पट मोठी असावी.

सुपरकॅपॅसिटर किंवा अल्ट्राकॅपॅसिटर हा इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरचा एक प्रकार आहे ज्यामध्ये शास्त्रीय इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरच्या तुलनेत, 2-3 V च्या ऑपरेटिंग व्होल्टेजसह (अनेक हजार फॅराड्सच्या क्रमाने) उच्च विद्युत क्षमता असते. सुपरकॅपॅसिटरचा सर्वात मोठा फायदा आहे खूप कमी चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंग वेळा इतर ऊर्जा साठवण उपकरणांच्या तुलनेत (उदा. बॅटरी). हे आपल्याला वीज पुरवठा वाढविण्यास अनुमती देते 10 kW प्रति किलोग्राम कॅपेसिटर वजन.

बाजारात उपलब्ध असलेल्या अल्ट्राकॅपेसिटरच्या मॉडेलपैकी एक.

प्रयोगशाळांमध्ये उपलब्धी

अलीकडील महिन्यांनी नवीन सुपरकॅपेसिटर प्रोटोटाइपबद्दल बरीच माहिती आणली आहे. 2016 च्या शेवटी, आम्ही शिकलो, उदाहरणार्थ, सेंट्रल फ्लोरिडा विद्यापीठातील शास्त्रज्ञांच्या एका गटाने सुपरकॅपेसिटर तयार करण्यासाठी नवीन प्रक्रिया, अधिक ऊर्जा बचत आणि 30 पेक्षा जास्त XNUMX सहन. चार्ज/डिस्चार्ज सायकल. जर आम्ही या सुपरकॅपेसिटरने बॅटरी बदलल्या तर आम्ही केवळ काही सेकंदात स्मार्टफोन चार्ज करू शकू असे नाही तर एका आठवड्यापेक्षा जास्त वापरासाठी ते पुरेसे आहे, असे संशोधन टीमचे सदस्य नितीन चौधरी यांनी माध्यमांना सांगितले. . . फ्लोरिडा शास्त्रज्ञ द्विमितीय सामग्रीसह लेपित लाखो मायक्रोवायरमधून सुपरकॅपेसिटर तयार करतात. केबलचे स्ट्रँड हे विजेचे खूप चांगले कंडक्टर आहेत, ज्यामुळे कॅपेसिटर जलद चार्जिंग आणि डिस्चार्ज होऊ शकते आणि त्यांना झाकणारे द्विमितीय साहित्य मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा साठवण्याची परवानगी देते.

इराणमधील तेहरान विद्यापीठातील शास्त्रज्ञ, जे इलेक्ट्रोड सामग्री म्हणून अमोनियाच्या द्रावणात सच्छिद्र तांबे रचना तयार करतात, ते काहीसे समान संकल्पनेचे पालन करतात. ब्रिटीश, यामधून, कॉन्टॅक्ट लेन्समध्ये वापरल्या जाणार्‍या जेलची निवड करतात. दुसरे कोणीतरी पॉलिमर कार्यशाळेत घेऊन गेले. जगभरात संशोधन आणि संकल्पना अनंत आहेत.

यामध्ये शास्त्रज्ञांचा सहभाग आहे इलेक्ट्रोग्राफ प्रकल्प (Graphene-based Electrodes for Supercapacitor applications), EU द्वारे अर्थसहाय्यित, graphene electrode मटेरियलचे मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन आणि खोलीच्या तापमानात पर्यावरणास अनुकूल आयनिक लिक्विड इलेक्ट्रोलाइट्स वापरण्यावर काम करत आहे. अशी शास्त्रज्ञांची अपेक्षा आहे ग्राफीन सक्रिय कार्बनची जागा घेईल (AC) सुपरकॅपॅसिटरच्या इलेक्ट्रोडमध्ये वापरला जातो.

संशोधकांनी येथे ग्रेफाइट ऑक्साईड तयार केले, त्यांना ग्राफीनच्या शीटमध्ये विभाजित केले आणि नंतर शीट्स एका सुपरकॅपॅसिटरमध्ये एम्बेड केल्या. एसी-आधारित इलेक्ट्रोडच्या तुलनेत, ग्राफीन इलेक्ट्रोडमध्ये चांगले चिकट गुणधर्म आणि उच्च ऊर्जा साठवण क्षमता असते.

प्रवासी बोर्डिंग - ट्राम चार्ज होत आहे

विज्ञान केंद्रे संशोधन आणि प्रोटोटाइपिंगमध्ये गुंतलेली आहेत आणि चिनी लोकांनी सुपरकॅपॅसिटर सरावात आणले आहेत. हुनान प्रांतातील झुझोउ शहराने अलीकडेच सुपरकॅपॅसिटर (2) द्वारे समर्थित पहिल्या चीनी-निर्मित ट्रामचे अनावरण केले, याचा अर्थ त्याला ओव्हरहेड लाइनची आवश्यकता नाही. ट्राम स्टॉपवर स्थापित पॅन्टोग्राफद्वारे समर्थित आहे. पूर्ण चार्ज होण्यास सुमारे 30 सेकंद लागतात, त्यामुळे हे प्रवाशांच्या बोर्डिंग आणि उतरण्याच्या वेळी होते. हे वाहनास बाह्य शक्तीशिवाय 3-5 किमी प्रवास करण्यास अनुमती देते, जे पुढील थांब्यावर जाण्यासाठी पुरेसे आहे. याव्यतिरिक्त, ब्रेक लावताना ते 85% पर्यंत ऊर्जा पुनर्प्राप्त करते.

सुपरकॅपेसिटरच्या व्यावहारिक वापरासाठी अनेक शक्यता आहेत - ऊर्जा प्रणाली, इंधन पेशी, सौर पेशींपासून ते इलेक्ट्रिक वाहनांपर्यंत. अलीकडे, हायब्रिड इलेक्ट्रिक वाहनांमध्ये सुपरकॅपेसिटरच्या वापराकडे तज्ञांचे लक्ष वेधले गेले आहे. पॉलिमर डायाफ्राम इंधन सेल सुपरकॅपेसिटर चार्ज करते, जे नंतर इंजिनला उर्जा देण्यासाठी वापरण्यात येणारी विद्युत ऊर्जा साठवते. SC च्या जलद चार्ज/डिस्चार्ज सायकलचा वापर इंधन सेलची आवश्यक शिखर शक्ती सुलभ करण्यासाठी, जवळजवळ एकसमान कामगिरी प्रदान करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.

असे दिसते की आपण आधीच सुपरकॅपेसिटर क्रांतीच्या उंबरठ्यावर आहोत. तथापि, अनुभव दर्शवितो की अतिउत्साहाला आवर घालणे फायदेशीर आहे जेणेकरून गोंधळ होऊ नये आणि आपल्या हातात डिस्चार्ज केलेली जुनी बॅटरी राहू नये.