Энерго эффективность

Химические батареи питают множество электронных устройств, однако повторяющиеся циклы зарядки-разрядки изнашивают их. Альтернативное устройство хранения энергии под названием ультраконденсатор может перезаряжаться сотни тысяч раз без снижения эффективности и работоспособности, однако ультраконденсаторы обладают собственными минусами, включая выходное напряжение, которое здорово снижается, когда устройство теряет заряд.

 

И вот теперь исследователь из университета Западной Флориды разработал ультраконденсатор, который сохраняет почти стабильное напряжение. Новый проект описан в издании Journal of Renewable and Sustainable Energy.

 

Обычные конденсаторы хранят энергию в электрическом поле, созданном в тот момент, когда противоположные электрические заряды собраны на двух пластинах, разделенных тонким изоляционным материалом. В ультраконденсаторах площадь поверхности пластин увеличена за счет покрытия из пористого активированного углерода, испещренного крошечными отверстиями и трещинами, способными улавливать заряженные частицы. Пространство между пластинами заполнено раствором электролита, содержащим положительные и отрицательные ионы. Заряд, накапливающийся на пластинах, привлекает ионы, формируя двухслойное хранилище энергии.

 

И в обычных, и в ультраконденсаторах напряжение падает, как только выделяется сохраненный заряд. Но большинству электронных устройств требуется для работы постоянное напряжение. Электронная цепь под названием преобразователь DC-DC (DC — постоянный ток), способен преобразовать понижающееся напряжение конденсатора в постоянное выходное напряжение, хотя при напряжении ниже 1 вольта конвертер испытывает проблемы.

 

«Большая часть энергии ультраконденсатора удерживается ниже одного вольта», - отметил профессор электротехники Эззат Бахоум из университета Западной Флориды. - «Операции в данной области являются достаточно сложными, поскольку конвертер DC-DC не может функционировать при таком низком напряжении. Области применения, где используется ультраконденсатор, включают низковольтные системы в электрических транспортных средствах, переносных электроприборах, игрушках и различных камерах».

 

Так Бахоум разработал ультраконденсатор, который поддерживает почти постоянное напряжение без конвертера DC-DC. Ультраконденсатор оснащен электромеханической системой, которая способна медленно извлекать ядро устройства из раствора электролита, когда выделяется сохраненный заряд. Как только электролит высыхает, энергетическая емкость устройства падает. А поскольку напряжение конденсатора связано с соотношением сохраненного заряда к емкости, система поддерживает стабильное напряжение, когда заряд исчерпан.