सुपरकैपेसिटर - सुपर और अल्ट्रा भी
बैटरी दक्षता, गति, क्षमता और सुरक्षा का मुद्दा अब प्रमुख वैश्विक समस्याओं में से एक बनता जा रहा है। इस अर्थ में कि इस क्षेत्र में अविकसितता से हमारी संपूर्ण तकनीकी सभ्यता के स्थिर होने का खतरा है।
हमने हाल ही में फोन में लिथियम-आयन बैटरियों में विस्फोट के बारे में लिखा था। उनकी अभी भी असंतोषजनक क्षमता और धीमी चार्जिंग ने निश्चित रूप से एलोन मस्क या किसी अन्य इलेक्ट्रिक वाहन उत्साही को एक से अधिक बार परेशान किया है। हम कई वर्षों से इस क्षेत्र में विभिन्न नवाचारों के बारे में सुन रहे हैं, लेकिन अभी भी ऐसी कोई सफलता नहीं मिली है जो रोजमर्रा के उपयोग में कुछ बेहतर दे सके। हालाँकि, पिछले कुछ समय से इस तथ्य के बारे में बहुत चर्चा हो रही है कि बैटरियों को फास्ट-चार्जिंग कैपेसिटर, या बल्कि उनके "सुपर" संस्करण से बदला जा सकता है।
साधारण कैपेसिटर किसी सफलता की आशा क्यों नहीं करते? उत्तर सीधा है। एक किलोग्राम गैसोलीन लगभग 4. किलोवाट-घंटे ऊर्जा है। टेस्ला मॉडल की बैटरी में लगभग 30 गुना कम ऊर्जा होती है। एक किलोग्राम संधारित्र का द्रव्यमान केवल 0,1 kWh है। यह समझाने की आवश्यकता नहीं है कि साधारण कैपेसिटर नई भूमिका के लिए उपयुक्त क्यों नहीं हैं। आधुनिक लिथियम-आयन बैटरी की क्षमता कई सौ गुना बड़ी होगी।
सुपरकैपेसिटर या अल्ट्राकैपेसिटर एक प्रकार का इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर है, जिसमें शास्त्रीय इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर की तुलना में 2-3 वी के ऑपरेटिंग वोल्टेज के साथ अत्यधिक उच्च विद्युत कैपेसिटेंस (कई हजार फैराड के क्रम पर) होता है। सुपरकैपेसिटर का सबसे बड़ा फायदा है बहुत कम चार्जिंग और डिस्चार्जिंग समय अन्य ऊर्जा भंडारण उपकरणों (जैसे बैटरी) की तुलना में। यह आपको बिजली की आपूर्ति बढ़ाने की अनुमति देता है 10 किलोवाट प्रति किलोग्राम संधारित्र भार.
बाज़ार में उपलब्ध अल्ट्राकैपेसिटर के मॉडलों में से एक।
प्रयोगशालाओं में उपलब्धियाँ
हाल के महीनों में नए सुपरकैपेसिटर प्रोटोटाइप के बारे में बहुत सारी जानकारी सामने आई है। उदाहरण के लिए, 2016 के अंत में, हमें पता चला कि सेंट्रल फ्लोरिडा विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों के एक समूह ने बनाया सुपरकैपेसिटर बनाने की नई प्रक्रिया, अधिक ऊर्जा की बचत और 30 XNUMX से अधिक का सामना करना। चार्ज/डिस्चार्ज चक्र। अनुसंधान टीम के सदस्य नितिन चौधरी ने मीडिया को बताया, अगर हम बैटरियों को इन सुपरकैपेसिटर से बदल दें, तो न केवल हम सेकंडों में स्मार्टफोन को चार्ज कर पाएंगे, बल्कि यह एक सप्ताह से अधिक के उपयोग के लिए पर्याप्त होगा। . फ़्लोरिडा के वैज्ञानिक द्वि-आयामी सामग्री से लेपित लाखों माइक्रोवायरों से सुपरकैपेसिटर बनाते हैं। केबल के तार बिजली के बहुत अच्छे संवाहक हैं, जो कैपेसिटर को तेजी से चार्ज करने और डिस्चार्ज करने की अनुमति देते हैं, और उन्हें कवर करने वाली दो-आयामी सामग्री बड़ी मात्रा में ऊर्जा के भंडारण की अनुमति देती है।
ईरान में तेहरान विश्वविद्यालय के वैज्ञानिक, जो इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में अमोनिया समाधान में छिद्रपूर्ण तांबे की संरचनाओं का उत्पादन करते हैं, कुछ हद तक समान अवधारणा का पालन करते हैं। बदले में, ब्रिटिश कॉन्टैक्ट लेंस में इस्तेमाल होने वाले जैल का विकल्प चुनते हैं। कोई और व्यक्ति पॉलिमर को कार्यशाला में ले गया। दुनिया भर में अनुसंधान और अवधारणाएँ अनंत हैं।
इसमें शामिल वैज्ञानिक प्रोजेक्ट इलेक्ट्रोग्राफ (सुपरकैपेसिटर अनुप्रयोगों के लिए ग्राफीन-आधारित इलेक्ट्रोड), यूरोपीय संघ द्वारा वित्त पोषित, ग्राफीन इलेक्ट्रोड सामग्री के बड़े पैमाने पर उत्पादन और कमरे के तापमान पर पर्यावरण के अनुकूल आयनिक तरल इलेक्ट्रोलाइट्स के अनुप्रयोग पर काम कर रहा है। वैज्ञानिकों को यही उम्मीद है ग्राफीन सक्रिय कार्बन की जगह लेगा (एसी) का उपयोग सुपरकैपेसिटर के इलेक्ट्रोड में किया जाता है।
शोधकर्ताओं ने यहां ग्रेफाइट ऑक्साइड का उत्पादन किया, उन्हें ग्राफीन की शीट में विभाजित किया, और फिर शीट को एक सुपरकैपेसिटर में एम्बेड किया। एसी-आधारित इलेक्ट्रोड की तुलना में, ग्राफीन इलेक्ट्रोड में बेहतर चिपकने वाले गुण और उच्च ऊर्जा भंडारण क्षमता होती है।
बोर्डिंग यात्रियों - ट्राम चार्ज कर रहा है
अनुसंधान केंद्र अनुसंधान और प्रोटोटाइपिंग में लगे हुए हैं, और चीनियों ने सुपरकैपेसिटर को अभ्यास में ला दिया है। हुनान प्रांत के ज़ुझाउ शहर ने हाल ही में सुपरकैपेसिटर (2) द्वारा संचालित पहले चीनी निर्मित ट्राम का अनावरण किया, जिसका अर्थ है कि इसे ओवरहेड लाइन की आवश्यकता नहीं है। ट्राम स्टॉप पर स्थापित पेंटोग्राफ द्वारा संचालित होती है। पूर्ण चार्ज होने में लगभग 30 सेकंड का समय लगता है, इसलिए यह यात्रियों के चढ़ने और उतरने के दौरान होता है। यह वाहन को बाहरी शक्ति के बिना 3-5 किमी की यात्रा करने की अनुमति देता है, जो अगले पड़ाव तक पहुंचने के लिए पर्याप्त है। इसके अलावा, ब्रेक लगाने पर यह 85% तक ऊर्जा पुनर्प्राप्त करता है।
सुपरकैपेसिटर के व्यावहारिक उपयोग की संभावनाएं असंख्य हैं - ऊर्जा प्रणालियों, ईंधन कोशिकाओं, सौर कोशिकाओं से लेकर इलेक्ट्रिक वाहनों तक। हाल ही में, हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहनों में सुपरकैपेसिटर के उपयोग पर विशेषज्ञों का ध्यान आकर्षित किया गया है। एक पॉलिमर डायाफ्राम ईंधन सेल एक सुपरकैपेसिटर को चार्ज करता है, जो तब एक इंजन को बिजली देने के लिए उपयोग की जाने वाली विद्युत ऊर्जा को संग्रहीत करता है। एससी के तेज़ चार्ज/डिस्चार्ज चक्र का उपयोग ईंधन सेल की आवश्यक चरम शक्ति को सुचारू करने के लिए किया जा सकता है, जिससे लगभग समान प्रदर्शन मिलता है।
ऐसा लगता है कि हम पहले से ही सुपरकैपेसिटर क्रांति की दहलीज पर हैं। हालाँकि, अनुभव से पता चलता है कि अति उत्साह पर लगाम लगाना उचित है ताकि भ्रमित न हों और आपके हाथ में डिस्चार्ज हो चुकी पुरानी बैटरी न रह जाए।
