Magazynowanie energii stało się ostatnio jednym z najczęściej poruszanych tematów w społeczności, począwszy od wykorzystania akumulatorów elektrycznych lub hybrydowych w pojazdach elektrycznych do chemicznych form magazynowania energii elektrycznej. Jednak nadal istnieją pewne niejasności dotyczące rozróżnienia pomiędzy fizycznymi i chemicznymi formami magazynowania energii. W ostatnich latach wiele środków jest inwestowanych w badania kondensatorów elektrochemicznych, których podstawową funkcją jest magazynowanie i dostarczanie energii elektrycznej. W szczególności, ultrakondensatory o dużej mocy stały się centrum zainteresowania intensywnych badań i są uważane za potencjalną przyszłość urządzeń do przechowywania energii. Powodem, dla którego ultrakondensatory były w stanie przyciągnąć tyle uwagi jest fakt, że są one świetną, przyjazną dla środowiska alternatywą dla akumulatorów i mogą uzupełniać akumulatory w celu zwiększenia mocy rezerwowej.

Czym jest ultrakondensator?

Ultrakondensatory, znane również jako superkondensatory, są monumentalnym przełomem w technologii kondensatorów i źródłem energii elektrycznej o praktycznie nieograniczonej żywotności. Są to kondensatory dwuwarstwowe, które oferują znacznie wysoką gęstość energii, co oznacza, że są w stanie utrzymać setki razy więcej ładunku elektrycznego w porównaniu do standardowych kondensatorów. Ultrakondensatory to większe kondensatory, które są z natury lepszymi urządzeniami do przechowywania energii, które są w stanie przechowywać duże ilości ładunku elektrycznego niż baterie chemiczne. W porównaniu z bateriami podobnej wielkości, ultrakondensatory mają większą gęstość mocy, szybką szybkość ładowania/rozładowania i dłuższy cykl życia. Ultrakondensatory mogą być stosowane wszędzie tam, gdzie wymagana jest duża ilość energii przez krótki okres czasu. W przeciwieństwie do standardowych kondensatorów, ultrakondensatory mają elektrolit pomiędzy płytami, a nie dielektryk, co oznacza, że przechowują energię w polu elektrycznym, a nie w reakcji chemicznej. W przeciwieństwie do akumulatorów są odporne na wysokie temperatury i ładują się znacznie szybciej niż baterie.

Co to jest bateria?

Baterie są podobne do kondensatorów, które oferują wygodny sposób przekształcania reakcji chemicznych w energię elektryczną. Energia elektryczna może być następnie wykorzystana do wytworzenia światła, ciepła lub ruchu. Prawie każde urządzenie elektroniczne działa na baterie. Na przykład pilot telewizyjny, telefony komórkowe, latarki, zabawki, a nawet nasze pojazdy są zasilane przez baterie. Dwa elektryczne zaciski baterii są oddzielone substancją chemiczną zwaną elektrolitem, który jest medium umożliwiającym przepływ ładunków elektrycznych pomiędzy dwoma zaciskami. Kiedy bateria jest podłączona do zewnętrznego obwodu, elektrolity poruszają się w postaci jonów umożliwiając zakończenie reakcji chemicznych na zaciskach, a tym samym dostarczenie energii do obwodu zewnętrznego. To właśnie ruch jonów wewnątrz baterii umożliwia wypływanie z niej prądu. Termin bateria został po raz pierwszy użyty w 1749 roku przez Benjamina Franklina, który opisał baterię jako grupę kondensatorów, które połączył ze sobą w celu przeprowadzenia pewnego rodzaju eksperymentów.

Różnica między ultrakondensatorem a akumulatorem

Podstawy

– Baterie to grupa dwóch lub więcej ogniw elektrochemicznych, które przechowują ładunek elektryczny i wytwarzają prąd poprzez przekształcenie reakcji chemicznych w energię elektryczną. Energia elektryczna może być następnie wykorzystana do produkcji światła, ciepła lub ruchu. Prawie każde urządzenie elektryczne lub elektroniczne działa na baterie. Z kolei ultrakondensatory to kondensatory o dużej mocy, które są przyjazną dla środowiska alternatywą dla baterii elektrochemicznych, które mają zapewnić szybki przypływ energii.

Właściwości

– Ultrakondensatory to większe kondensatory, które są z natury lepszymi urządzeniami do przechowywania energii, które są w stanie przechowywać duże ilości ładunku elektrycznego niż baterie chemiczne. W przeciwieństwie do baterii są odporne na wysokie temperatury i ładują się znacznie szybciej niż baterie. I są w stanie przechowywać znacznie więcej energii niż standardowe kondensatory. W porównaniu z bateriami o podobnych rozmiarach, ultrakondensatory mają większą gęstość mocy, szybką szybkość ładowania/rozładowania i dłuższy cykl życia.

Praca

– Bateria ma dwa elektryczne zaciski zwane elektrodami, które są oddzielone substancją chemiczną zwaną elektrolitem, która zawiera elektrycznie naładowane cząstki lub jony. Kiedy jony łączą się z substancjami tworzącymi dwa zaciski, zachodzi reakcja chemiczna uwalniająca energię elektryczną. W przeciwieństwie do baterii, ultrakondensatory przechowują energię w polu elektrycznym, a nie w reakcji chemicznej i działają elektrostatycznie zamiast odwracalnych reakcji chemicznych.

Użyj

– Dwa podstawowe zastosowania ultrakondensatorów obejmują tymczasowe zasilanie rezerwowe i dostarczanie mocy szczytowej. Mogą być używane jako zasilanie awaryjne do dostarczania krótkotrwałego zasilania awaryjnego, gdy podstawowe źródło zasilania nie jest wystarczające. Ultrakondensatory są świetną ekologiczną alternatywą dla akumulatorów; w rzeczywistości są one przedłużeniem akumulatorów, które zwiększają ich żywotność, jednocześnie zmniejszając ich rozmiar. Powszechne zastosowania obejmują hybrydowe pojazdy elektryczne, turbiny wiatrowe, koła zamachowe, KERS (Kinetic Energy Recovery Systems) i tak dalej.

Podsumowanie

Przechowywanie energii stało się w ostatnich latach coraz ważniejsze, co doprowadziło do rozwoju bardziej wydajnych energetycznie ultrakondensatorów, które stanowią przyjazną dla środowiska alternatywę dla akumulatorów do przechowywania energii. Ultrakapaktory to większe kondensatory, które są z natury lepszymi urządzeniami do przechowywania energii, które są w stanie przechowywać duże ilości ładunku elektrycznego niż baterie elektrochemiczne, a także są bardziej odporne na temperatury i ładują się znacznie szybciej niż baterie. W przeciwieństwie do baterii, ultrakondensatory przechowują energię w polu elektrycznym. Mają jednak ograniczony cykl życia, a ich ładowanie trwa znacznie dłużej.