Грузите электричество бочками
Исследователи из Университета Дрекселя (США) под управлением доктора наук Юрия Гогоци создали электрохимический конденсатор, талантливый накапливать энергию с эффективностью суперконденсатора при намного меньшей удельной стоимости.
Неприятности со стабильностью энергоснабжения чувствуют все. От скачков напряжения, в особенности в пиковые периоды потребления, смогут пострадать не только чувствительные устройства, такие, как компьютеры, но и вторая бытовая техника. Помимо этого, существует давешняя неприятность — неравномерность потребления электричества в зависимости от времени дней: ночью потребности в нем куда меньше, чем днем и вечером.
Дабы компенсировать все провалы и пики потребления электричества, нужно иметь мощныенакопительные устройства.
Нынешние аккумуляторная батареи для данной цели не подходят: у них накопления энергии и низкая скорость отдачи, обусловленная химической природой аккумуляторная батарей. Этоозначает, что накопительные устройства на их базе должны быть большими. Подсчитано, что энергопотребление большой промышленной страны может исчисляться в триллионах киловатт-часов в год. А это значит, что подобные батареи, созданные, к примеру, на литиевых элементах, должны будут стоить миллиарды долларов.
Таких затрат не выдержит ни одна экономика мира. Тем более, что раз в шесть лет целый данный «литий» нужно будет менять из-за деградации батарей.
Исследователи из университета нанотехнологий, входящего в Университет Дрекселя, решили данную проблему, применив суперконденсаторы. Их применяли два момента: во-первых, современные суперконденсаторы имеют огромную мощность, а во-вторых, они выдерживают порядка миллиона циклов зарядка-разрядка. Не хорошо только то, что устройство есть довольно дорогим из-за разделителя и стоимости электродов.
Как раз онии составляют львиную долю неспециализированной цены устройства. Наряду с этим цена электролита относительно мала.
Ученым пришла мысль: хранить электролит не в самом конденсаторе, а вне его, и прогонять через электроды на протяжении циклов зарядки-разрядки. В то время, когда таковой суперконденсатор заряжается, незаряженная суспензия прокачивается через проточную ячейку с электродами, где электричество запасается в жёстких углеродных гранул, входящих в состав суспензии. При отдаче электричества обратно в сеть заряженная суспензия подаётся из резервуаров в камеру с электродами, где, как в простом суперконденсаторе, отдаёт накопленную энергию обратно.
Простые суперконденсаторы малы — от монеты до блокнота для записей. Дабы собрать из таких элементов суперконденсатор, размер которого подходит для применения в общенациональной энергосистеме, пригодится множество дорогих комплектующих.
«Применение тысяч маленьких стандартных устройств для широкомасштабной стационарной совокупности хранения требует огромных денег, — отмечает Юрий Гогоци, директор университета нанотехнологий при Университете Дрекселя и ведущий создатель изучения. — А вот совокупность жидких электрохимических конденсаторов, мощность которых зависит только от размера резервуара, и рентабельна, и масштабируема».
Преимущества таковой схемы в том, что размер центральной ячейки супеконденсатора возможно небольшим, а ёмкость наряду с этим — очень большой, поскольку резервуар с суспензией, содержащей углеродные шарики, может иметь любой размер. Имеется у недостатки и такой системы: прокачка суспензии через электроды не быстра. Исходя из этого скорость отдачи энергии в сеть будет заметноменьше, чем у простых суперконденсаторов, но однако выше, чем у батарей.
Но, ограниченная пропускная свойство сети так или иначе не разрешает снимать энергию с больших суперконденсаторов с предельной для них скоростью.
«Будучи схожим с классической ячейкой суперконденсатора, электрохимический потоковый конденсатор продемонстрировал очень многообещающую производительность, — поясняет доктор наук Гогоци. — Но дабы разработка стала в полной мере рентабельной, нам предстоит значительно увеличить удельную энергию на единицу количества суспензии при помощи недорогих углеродных либо соляных растворов».
Изобретение потоковых суперконденсаторов для нас в Украине весьма интересно еще и тем, что Юрий Гогоци, стоящий во главе группы исследователей — житель Киева. Он сын известного украинского ученого Георгия Гогоци, в первой половине 80-ых годов XX века с отличием окончил столичный Политехнический университет, а в 1986-1990 годах был научным сотрудником в Университете неприятностей материаловедения (Киев). В первой половине 90-ых годов XX века Юрий Георгиевич выехал на Запад.
Перед тем, как стать директором Университета Дрекселя (США), Юрий Гогоци поработал в научных центрах в Германии, Норвегии и японии.
На снимке: Юрий Гогоци (справа) и помощник директора киевского университета неприятностей материаловедения Андрей Рагуля (слева)
Источник: Создатель: Анатолий Лемыш