Nowy sposób na superkondensatory

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Zespół naukowców z University of Central Florida (UCF) stworzył nowy proces budowania superkondensatorów, które przechowują więcej energii i wytrzymują ponad 30 000 cykli ładowania/rozładowywania. Osiągnięcie to może zrewolucjonizować wiele wiele elementów naszego życia, od samochodów po smartfony. Jeśli zastąpilibyśmy baterie tymi superkondensatorami, moglibyśmy naładować smartfon w ciągu kilku sekund i wystarczyłoby to na ponad tydzień jego używania - mówi Nitin Choudhary, jeden z członków zespołu badawczego.

Naukowcy od dawna wykorzystują nanomateriały do udoskonalenia superkondensatorów, które mogłyby wspomagać bądź zastępować baterie i akumulatory. Problem jednak w tym, że superkondensator o pojemności współczesnej baterii litowo-jonowej musiałby być od niej znacznie większy.

Uczeni z UCF prowadzi eksperymenty z nowo odkrytymi dwuwymiarowymi materiałami, których używa w superkondensatorach. Opracowaliśmy prosty chemiczny proces, za pomocą którego bardzo łatwo można zintegrować materiały dwuwymiarowe z tradycyjnymi - mówi główny autor badań, profesor Yeonwoong Jung. Jego zespół tworzy superkondensatory z milionów kabli o niewielkiej średnicy, które pokryte są dwuwymiarowym materiałem. Rdzenie kabli świetnie przewodzą prąd, zapewniając szybkie ładowanie i rozładowywanie kondensatora, a pokrywający je dwuwymiarowy materiał pozwala na przechowywanie dużej ilości energii. Pod względem gęstości energii, gęstości mocy i stabilności nasz nowy materiał przewyższa wszystko, co jest obecnie stosowane w niewielkich urządzeniach elektronicznych - mówi Choudhary. Stabilność to bardzo ważna cecha takich urządzeń. Współczesny akumulator litowo-jonowy może być ładowany około 1500 razy zanim jego pojemność zacznie znacząco spadać. Najnowsze superkondensatory wykorzystujące dwuwymiarowe materiały wytrzymują kilka tysięcy cykli ładowania/rozładowania. Tymczasem nowy superkondensator z UCF może być ładowany ponad 30 000 razy. Niestety nie jest on jeszcze gotowy do komercjalizacji. Jednak jest to działający prototyp, a nasze badania mogą mieć olbrzymi wpływ na wiele technologii - dodaje Jung.

« powrót do artykułu

[pogo 102]

Skoro magazynuje więcej energii niż bateria tej samej wielkości i do tego szybciej się ładuje... to pozostaje już tylko kilka brakujących informacji:

1. cena

2. trwałość mechaniczna (czy się za łatwo nie rozpadnie przy drganiach, wstrząsach itp.)

3. ulotność energii gdy nie jest używany

4. sprawność oddawania energii

 

Coś jeszcze pominąłem?

[thikim 119]

 

 

Skoro magazynuje więcej energii niż bateria tej samej wielkości i do tego szybciej się ładuje

A gdzie tak napisano w artykule?

[pogo 102]

Tutaj:

 

 

moglibyśmy naładować smartfon w ciągu kilku sekund i wystarczyłoby to na ponad tydzień jego używania

 

a dokładając do tego:

 

Pod względem gęstości energii, gęstości mocy i stabilności nasz nowy materiał przewyższa wszystko, co jest obecnie stosowane w niewielkich urządzeniach elektronicznych

mozna być już pewnym, że tak własnie stwierdzili.

[thikim 119]

Co do szybkości nie miałem wątpliwości.
Ale mi chodziło o to więcej niż bateria.

Zdanie

 

 

Pod względem gęstości energii, gęstości mocy i stabilności nasz nowy materiał przewyższa wszystko, co jest obecnie stosowane w niewielkich urządzeniach elektronicznych

Wcale nie daje pewności że przewyższa baterie a nie tylko kondensatory

Ja bym był bardziej sceptyczny.

PS. Zresztą i co do kondensatorów to byłbym mocno sceptyczny bo stary ceramik może być stabilniejszy i wytrzymać miliony przeładowań/sekundę (też bywa stosowany w niewielkich urządzeniach elektronicznych).

Edytowane 22 listopada 2016 przez thikim

[tempik 82]

z tą gęstością energetyczną to chyba jakiś błąd lub nadinterpretacja. jeśli było by to prawdą to był by to taki przełom i rewolucja że nawet w "wiadomościach" by o tym wspomnieli

[ww296 10]

Wg mnie z tekstu jasno wynika że pojemność w stosunku do objętości i masy jest dużo większa- wzmianka o samochodach i smartfonach.

Pytanie kluczowe to jakie to powody dla których nie jest gotowy do komercjalizacji. Najprawdopodobniej prototyp jest skonstruowany w mikroskali i nie ma technologii i zapewne dowodów, że w praktycznej wielkości działa lub do się go skonstruować.

Co do pojemności - dla mnie z tekstu wynika, że jego parametry co najmniej kilkukrotnie przewyższają obecną, stosowaną praktycznie technologię (smartfon 7 dni)

A tak naprawdę nawet dwukrotne zwiększenie parametrów spowoduje rewolucję.

Edytowane 22 listopada 2016 przez ww296

[Gość Astro]

No i gadzina jest elastyczna. Do pracy źródłowej się nie dostanę (40$ ):

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.6b06111

ale brzmi zachęcająco i ciekawie. Jeśli chodzi o brak "gotowości do komercjalizacji" to bez wahania stawiam na pierwszy punkt Pogo, czyli CENĘ.

Spokojnie jednak; znajdą się pieniążki (granty + sponsorzy) i kto wie, może być z tego rewolucja.

[Ergo Sum 36]

Czyli kolejny od kilkunastu lat artykuł "mamy wreszcie super baterię - i już niedługo czeka nas rewolucja" - która dziwnym trafem nie następuje. Zazwyczaj te artykuły służy tylko uzasadnieniu wprowadzenia patentu. A patent służy tylko i wyłącznie temu aby nikt inny tego samego nie zrobił. Patent zamyka się w sejfie i to koniec historii.

[Gość Astro]

Nie wiem Ergo czy to "kolejny od kilkunastu lat artykuł". Może tak, może nie. Jak słusznie zauważyłaś, zwykle patenty lądują gdzieś, choć może to niekoniecznie sejf, a "patentownia" (); zauważ jednak, że na przynajmniej niektórych patentach robi się niezłą kasę.

[tempik 82]

Patenty chowa się w sejfie jeśli wykorzystuje się technologię która jeszcze się nie zwróciła. Tutaj raczej nie ma takiego przypadku. Ich model pewnie jest w skali nano. W większej skali pewnie nie do powtórzenia. Wyznaczyli teoretyczne parametry maksymalne swojego rozwiązania i czarują liczbami. Ale takie bicie piany też jest pozytywne w nauce bo dopinguje inne zespoły.

[Gość Astro]

 

 

Patenty chowa się w sejfie jeśli wykorzystuje się technologię która jeszcze się nie zwróciła.

 

Patent musi być jawny (niekoniecznie szczegóły jego realizacji ). Chodzi właśnie o to, by Jancio muzykant, ups, Jancio wynalazca nie pogrywał sobie na czymkolwiek co sobie umyśli.

 

 

 

Ich model pewnie jest w skali nano.

 

Spójrz na obrazek dołączony do artykułu na KW. Wygląda mi to ZDECYDOWANIE na coś większego niż "nano".

[thikim 119]

Wg mnie z tekstu jasno wynika że pojemność w stosunku do objętości i masy jest dużo większa- wzmianka o samochodach i smartfonach.

A jakby napisali:

".... i nie ma smoków i księżniczek"

to napisałbyś:

wzmianka o smokach i księżniczkach dowodzi że to jest fajne?

Sama wzmianka musi byś sensowna. Tu nie jest.

Moim zdaniem jest to postęp ale nie rewolucja. Jest to być może lepsze od niektórych rynkowych rozwiązań. Ale nic w tym artykule nie napisano od jakich.

 

 

Ich model pewnie jest w skali nano. W większej skali pewnie nie do powtórzenia

I porównali to zapewne z takimi bateriami z jakimi im było wygodnie żeby wyszło na ich. Nie ma tu żadnych konkretnych odniesień co jest lepsze od czego.

Oryginał:

http://today.ucf.edu/phone-charges-seconds-ucf-scientists-bring-closer-reality/

o czym już tu pisano.

Główną tezą artykułu nie jest "gęściej" tylko "szybciej".

Edytowane 22 listopada 2016 przez thikim

[Gość Astro]

Nie ma tu żadnych konkretnych odniesień co jest lepsze od czego.

 

Myślę Thikim, że nieco brak nam punktu odniesienia (ŹRÓDŁO). Skoro tak swobodnie obracasz dziesiątkami k$, to może zrobiłbyś coś pożytecznego dla nieco mniej zamożnych forumowiczów KW (jak np. ja :/) i sponsorował artykuł za jedyne 40$? Przeczytasz, zrozumiesz i podzielisz się wówczas wiedzą… Naprawdę jestem ciekaw (możesz też posłać na PV ).

 

Ed.: oczywiście nic osobistego; jedynie pytanie o PRAWDĘ (o ile istnieje, w co, jak doskonale wiesz, całkowicie wątpię ).

Edytowane 22 listopada 2016 przez Astro

[tempik 82]

I porównali to zapewne z takimi bateriami z jakimi im było wygodnie żeby wyszło na ich. Nie ma tu żadnych konkretnych odniesień co jest lepsze od czego.

 

możesz  mieć rację, mogą porównywać się do oryginału stosu volty

 

 

 

Główną tezą artykułu nie jest "gęściej" tylko "szybciej".

 

 

no przy dużych pojemnościach szybkość kondensatorów staje się ich wadą albo przynajmniej stawia wyzwanie zasilaczom ładującym takie potwory.

 

tak myślę sobie że raczej nie jest fizycznie możliwe uzyskanie większej gęstości energii jakiegokolwiek kondensatora od energii wiązań chemicznych. więc chyba ropy naftowej nie pobiją....

Edytowane 22 listopada 2016 przez tempik

[Gość Astro]

 

 

nie jest fizycznie możliwe uzyskanie większej gęstości energii jakiegokolwiek kondensatora od energii wiązań chemicznych. więc chyba ropy naftowej nie pobiją....

 

Nie znam się, ale tak sobie myślę, że jakoś nie słyszałem o silniku spalinowym w końcówce mocy. Audiofile mawiają, że jeśli o basik chodzi, to końcówka mocy brzmi zasilaczem. Solidnej baterii kondensatorów nic nie zastąpi i nie chodzi tu o chemię, a o fizykę właśnie.

[ww296 10]

Astro skąd przypuszczenie, że obrazek odzwierciedla ten kondensator?

Tempik - dlaczego uważasz, że gęstość energii wiązań chemicznych to szczyt. Nie znam się, ale energia z wiązań chemicznych jest dla mnie intuicyjnie najbardziej prymitywna i nieefektywna.

 

Thikim- jeśli ktoś porównuje wydajność do samochodów i smartfonow to chyba nie chodzi mi o oryginał Volty ani tym bardziej o jakieś postacie czy przedmioty fantastyczne.

[Gość Astro]

 

 

Astro skąd przypuszczenie, że obrazek odzwierciedla ten kondensator?

 

Z oryginału, który przeczytałem trochę wcześniej niż podał go Thikim (stąd na KW link). Oczywiście nie wiem, ale jak wspomniałem wcześniej, nie jestem tak zdesperowany by wydawać 40 dolców.

[dexx 40]

 

 

no przy dużych pojemnościach szybkość kondensatorów staje się ich wadą albo przynajmniej stawia wyzwanie zasilaczom ładującym takie potwory.

Od dawna nie jest dla nas problemem naladowanie jakiegokolwiek kondensatora stałym prądem przy sprawności powyżej 90% wiec tylko od nas zależy "szybkość" ładowaniakondensatorów. 

A jeśli chodzi o gęstość energii to moim zdaniem zasięg tesli S 100d (480km) jest ok wiec gdyby zastapic liony kondenstorami, które ładowały by się 2 razy szybciej gwarantuje sukces. Dłuższa żywotność to tylko wartość dodana

[tempik 82]

Ogniwo litowe też można popedzić z ładowaniem. Ale jak widać po ostatnich zapłonach telefonów Nie jest to najlepsze rozwiązanie. A skrócenie ładowania Tesli 2x dalej rewelacją nie będzie. Ostatnio będąc w stolicy widziałem kilka elektrycznych nissanów podłączonych w centrum do stacji ładowania. Wracając po kilku godzinach dalej te same samochody wisiały na kablach. Jeśli ładowanie trwa dłużej niż spalenie peta czy zjedzenie fastfooda to 99% ludzi powie dziękuję,postoję

[ww296 10]

Tak, tylko wejdź sobie na forum Tesli i popatrz jak planują podróże. Aby uzyskać max zasięg i dojechać np z Austrii do Polski muszą jechać po autostradach w okolicach 100 km/h.

To trochę flustrujące, zwłaszcza dysponując autem o nieprzeciętnych osiągach i wysokim komforcie. Załóżmy że mamy przeciętnego, nowoczesnego Diesla i jedziemy 100 km/h autostradą - zasięg w takim przypadku liczony wręcz w tysiącach km na jednym kilku minutowym tankowaniu.

Aby elektryk był w pełni użyteczny musi mieć zasięg przy normalnej jeździe (czyli średnim zużyciu) min 500 km czyli odległość jaki przeciętny kierowca jest w stanie pokonać jednorazowo. Szacuje że max zasięg w takim samochodzie musiałby mieć około 800 km.

Ogniwa litowe nie za bardzo można popędzić z ładowaniem. Nawet jak damy 2C (dwa razy więcej A niż pojemność wyrażona w Ah) to tak ładować można tak mnie więcej do 80 % pojemności i to przy założeniu chłodzenia ogniw. To nawiasem mówiąc powód "chwalenia" się producentów czasem ładowania do niepełnej pojemności.

A zniszczenie ogniw np w przypadku Samsunga to najprawdopodobniej ograniczenie separacji wewnątrz ogniwa i zbyt ażurowa obudowa (wyczytane w internecie). Czyli walka o masę i objętość a nie szybkie ładowanie.

Edytowane 22 listopada 2016 przez ww296

[tempik 82]

Nowy telefon z quickcharge naładujesz w 1,5h. Kiedyś tego nie było, trzeba było spokojnie ładować 5h. W technologii właściwie nic się nie zmieniło, więc można wydusić więcej. Ilość cykli ładowania spada ale na 2 lata katowania baterii wystarczy, do wymiany na nową słuchawkę u operatora

Edytowane 22 listopada 2016 przez tempik

[thikim 119]

Thikim- jeśli ktoś porównuje wydajność do samochodów i smartfonow to chyba nie chodzi mi o oryginał Volty ani tym bardziej o jakieś postacie czy przedmioty fantastyczne.

Zatem zadam bardzo ale to bardzo skomplikowane pytanie. Jeśli ktoś porównuje wydajność swojego "wynalazku" to na jakim wyniku mu zależy?

Przerabialiśmy to już wiele razy. Producent, wynalazca porównuje tak żeby mu wyszło jak najwięcej procent lepiej. A z im gorszą rzeczą się porównuje tym lepiej wychodzi.

Z ogniwem volty to może i nie porównywali tak samo jak producenci LEDów nie porównywali swoich żarówek z pochodnią

Tak samo jak były dziesiątki reklam żarówek LED i pisano o ich oszczędności, czasie pracy itd. a porównywano oszczędność do zwykłych żarówek chociaż przecież były lepsze konstrukcje itd.

Trochę mi to przypomina podejście mojej żony: zawsze pyta na targu czy warzywa bez nawozu, no i co ma jej ten sprzedawca powiedzieć?

Tak samo wielu tu w związku z pragnieniami lepszych baterii wierzy wynalazcy - który przecież musiał napisać parę fajnych słów żeby zachęcić biznes.

Zatem powtórzę - postęp tak. Rewolucja nie, chyba że francuska - ponownie

Co do samochodów elektrycznych gdzie wykorzystanie lepszych baterii wydaje się być kluczowe. Owszem, trzeba z 700 km zasięgu, trzeba większej trwałości baterii, trzeba szybszego ładowania żeby to mogło na szeroką skalę konkurować z ropą benzyną. Póki co to jest zabawa dla bogatych. W Polsce takich mało jest. Mało kto chce co dwa lata wymieniać zestaw baterii. To sporo kosztuje.

Nie wiemy też jak ze skalowalnością pomysłu. A raczej wiemy jak ze skalowalnością - jest dobra. Ale dla baterii jest jeszcze lepsza. Najmniej korzystne parametry mają te mini baterie w małych urządzeniach elektronicznych - z którymi podobno porównywano.

Edytowane 22 listopada 2016 przez thikim

[ww296 10]

W tym momencie najlepsze ogniwa są w topowych smartfonach, tabletach. W laptopach trochę gorsze bo uniwersalne masowo produkowane najczęściej stosowane 18650. (Oznaczenie oznacza ogniwo cylindryczne o wymiarach 18mm x 650mm) dokładnie takie same marki Panasonic stosowane są np w samochodach Tesla.

w tym momencie najlepsze ogniwo w wolnym handlu 18650 to ogniwo Panasonica 18650 o pojemności 3500 mAh

Ogniwa litowe można ładować jak już napisałem prądem 2C. Dlatego najlepsze dostępne technologie są np w smartfonach. Ładowanie ogniwa jest bardzo dokładnie kontrolowane przez elektronikę z czujnikami temperatury i ciśnienia wewnątrz ogniwa. Stąd najnowsze systemy Ładowania pozwalają naładować baterię smartfona o pojemności 2-3 Ah w czasie około 2h a do 50 czy 80 % znacznie krócej.

Ogniwa o wyjątkowej wydajności prądowej mają mniejszą pojemność. Stosowane np w elektronarzędziach.

[thikim 119]

W tym momencie najlepsze ogniwa są w topowych smartfonach, tabletach

Miałem na myśli jeszcze mniejsze urządzenia i ograniczenia konstrukcyjne a nie materiałowe. Wiadomo że rozwój smartfonów spowodował że producenci skupili się na tych urządzeniach robią dedykowane, zoptymalizowane pod względem parametrów baterie. Ale też może i nie do końca. Mała grubość także musiała ograniczyć możliwości konstrukcyjne.

Ale mam kolejne ale

 

 

Ogniwa litowe

Owszem ale czy są stosowane w smartfonach? Tego nie wiem. Raczej powszechne są litowo-jonowe. A pomiędzy jednym a drugimi różnica gęstości energii jest znaczna.

http://www.baterie-saft.pl/baterie-litowe-li-socl2-c-1.html

Edytowane 22 listopada 2016 przez thikim