Znajdź zawartość

Niewielka firma Nanotune twierdzi, że rozwijane przez nią ultrakondensatory będą mogły konkurować z tradycyjnymi akumulatorami. Przedsiębiorstwo już teraz jest w stanie wyprodukować ultrakondensatory zdolne do przechowywania od 4 do 7 razy więcej energii niż standardowe urządzenia tego typu. Zaletami ultrakondensatorów są możliwość szybkiego uwalniania energii, szybkiego ładowania oraz duża wytrzymałość. Jednak urządzenia takie są obecnie zbyt drogie i przechowują zbyt mało energii by zastąpić akumulatory. Nanotune zbudowało jednak ultrakondensator, którego gęstość energetyczna - w przypadku zastosowania standardowego elektrolitu - wynosi 20 Wh/kg. Jeśli zaś użyta zostanie droższa ciecz jonowa, to gęstość ultrakondensatorów Nanotune wzrasta do 35 Wh/kg. W niektórych pojazdach hybrydowych używane są akumulatory o gęstości 40 Wh/kg. Tymczasem Nanotune zapowiada, że do końca bieżącego roku wyprodukuje ultrakondensator o pojemności 70 Wh/kg. Akumulatory wykorzystywane w samochodach elektrycznych i hybrydowych nie są odporne na działanie skrajnych temperatur. Zarówno zbyt wysokie jak i zbyt niskie temperatury im szkodzą. Dlatego też producenci wyposażają je w systemy chłodzące i nagrzewające. To, oczywiście, zwiększa cenę i czyni całość bardziej podatną na awarie. Jakby tego było mało, z czasem pojemność akumulatorów spada, a producenci, by temu przeciwdziałać, dodają nadmiarowe ogniwa. Ultrakondensatory są pozbawione tych wad. Tolerują znacznie większy zakres temperatur i znacznie wolniej tracą pojemność. Mogą wytrzymać setki tysięcy cykli ładowania/rozładowywania. Na razie cena ultrakondensatorów Nanotune jest bardzo wysoka i wynosi od 2400 do 6000 USD za kilowatogodzinę pojemności. Amerykański Departamen Energii uważa, że samochody elektryczne staną się konkurencyjne wobec tradycyjnych przy cenie 250 USD za kilowatogodzinę. Nanotune uważa jednak, że z czasem urządzenia tej firmy mogą kosztowac około 150 USD za kilowatogodzinę. Wszystko zależy bowiem od ceny materiałów (jak np. elektrolitu) oraz rozpoczęcia produkcji na dużą skalę. Nanotune to kolejna firma, która obiecuje wyprodukowanie ultrakondensatorów o dużej pojemności. Specjaliści uważają, że jeśli komuś uda się stworzyć tego typu urządzenia o pojemności 100 Wh/kg to będzie to „fantastyczne osiągnięcie".

Podczas VLSI Circuits Symposium in Honolulu inżynierowie z MIT-u pokazali układ scalony, który przezwycięża jeden z ostatnich poważnych problemów związanych z wykorzystywaniem ultrakondensatorów. Dzięki ich pracom urządzenia takie mogą zastąpić baterie jako źródło zasilania elektroniki. Superkondensatory mają olbrzymie zalety w porównaniu z bateriami. Charakteryzuje je wysoka gęstość energetyczna, można je bardzo szybko ponownie ładować i wytrzymują niemal nieograniczoną liczbę cykli ładowania i rozładowywania. Jednak ich poważną wadą jest fakt, że w miarę rozładowywania ultrakondensatorów znacząco spada też napięcie. Gdy np. w kondensatorze pozostaje około 25% pierwotnej ilości energii, napięcie spada aż o 50%. To zdecydowanie zbyt dużo dla współczesnej elektroniki, która pracuje w wąskich zakresach napięcia, a duże spadki mogą oznaczać pojawienie się błędów np. podczas operacji zapisu/odczytu. Naukowcy z MIT-u wpadli na pomysł, w jaki sposób można wykorzystać niemal całą energię z ultrakondensatora, a jednocześnie nie dopuścić do dużych spadków napięcia. Opracowali oni układ scalony o wymiarach 1,3x1,4 milimetra, w którym zamknęli cztery 2,5 woltowe, 250-milifaradowe ultrakondensatory połączone równolegle. Gdy poziom energii w kondensatorach wyniesie 25% poziomu pierwotnego, a napięcie w każdym z nich spadnie do 1,25 V (co było punktem odniesienia), układ przekierowuje połączenia pomiędzy kondensatorami, tak, że tworzą one dwie pary urządzeń, dostarczając ponownie napięcia rzędu 2,5 volta. Oczywiście z czasem energia nadal jest zużywana, a napięcie spada. Jednak zaproponowane przez MIT rozwiązanie sprawa, że można zużyć aż 98% energii w superkondensatorze, a nie, jak dotychczas, tylko 75%. Po naładowaniu kondensatorów układ automatycznie zmienia połączenia między nimi tak, że ponownie pracują jak urządzenia niezależne. Do czasu, gdy pojawi się konieczność ponownego połączenia ich w pary. Teraz uczeni chcą zbudować małe wszczepiane urządzenie medyczne, które zamiast dotychczas wykorzystywanych baterii, będzie używało superkondensatorów.