Суперконденсаторы — альтернатива аккумуляторам в беспроводной периферии. Альтернатива аккумуляторам


Суперконденсаторы — альтернатива аккумуляторам в беспроводной периферии | Технологии

Сергей Асмаков

За последние годы мы привыкли к стремительному темпу развития цифровой техники. Но если одни категории комплектующих (такие как микропроцессоры или модули памяти) действительно совершенствуются с поистине космической скоростью, то по ряду других направлений прогресс не столь заметен. К числу последних относятся перезаряжаемые источники питания. И это, безусловно, создает определенные проблемы, поскольку от характеристик этих компонентов зависят такие важные параметры, как продолжительность автономной работы, время восстановления заряда, а также размеры и вес конечного продукта.

Тонкости выбора источника питания

В настоящее время в портативных электронных устройствах применяются источники питания нескольких различных типов. Такое разнообразие не является капризом разработчиков, а имеет вполне логичное объяснение. Например, в случае мобильных устройств — таких как смартфоны, планшеты или ноутбуки — приоритетное значение имеет удельная энергоемкость (то есть количество запасаемой электроэнергии на единицу объема аккумуляторной батареи). Чем выше этот показатель, тем больше будет емкость батареи при тех же физических габаритах. Таким образом, установка батареи с более высокой удельной энергоемкостью позволит продлить время автономной работы мобильного устройства, не увеличивая его размеры — что крайне важно, учитывая нынешнюю моду на гаджеты в максимально тонких корпусах. Именно поэтому в современных смартфонах и планшетах применяются литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторные батареи, которые на данный момент лидируют в категории малогабаритных перезаряжаемых источников питания по удельной энергоемкости. 

Однако при разработке беспроводных периферийных устройств приоритеты будут совершенно иными. Поскольку уровень энергопотребления беспроводных мышей и клавиатур по сравнению с теми же смартфонами невелик, то и острой необходимости в использовании источников питания с рекордно высокой энергоемкостью в этом случае нет. Кроме того, нет и жестких ограничений по массо-габаритным показателям. Таким образом, во многих случаях разработчики делают выбор в пользу пусть не самого компактного, но зато более легкого и/или менее дорогого источника питания.

Не случайно на протяжении уже многих лет наблюдается устойчивая тенденция к увеличению доли беспроводных периферийных устройств, рассчитанных на питание от стандартных батареек формата АА либо ААА. Наиболее очевидными преимуществами данного решения являются доступность и максимальная простота использования. Стандартные элементы питания можно купить практически в любом магазине. Кроме того, при полном разряде батарейки достаточно установить вместо нее новую, и можно сразу же продолжить работу. Не нужны дополнительные кабели, зарядные устройства и т.п. Как говорится, дешево и сердито.

Большинство ныне выпускаемых моделей беспроводных мышей рассчитаны на питание от стандартных батареек

С этих позиций использование аккумуляторных батарей в беспроводных периферийных устройствах выглядит менее удобным. Для подзарядки требуется определенное время (обычно 2-3 часа), и при этом конструкция далеко не всех моделей позволяет продолжать работу при подключении внешнего источника питания. Как следствие, пользователю необходимо следить за индикатором уровня заряда, чтобы беспроводная мышь или клавиатура не отключилось в самый неподходящий момент.

Еще одним фактором, ускорившим процесс перехода производителей беспроводной периферии на питание от батареек, стал значительный прогресс в области снижении уровня энергопотребления электронных компонентов, которого удалось достичь разработчикам в последние годы. Современные модели беспроводных мышей и клавиатур способны проработать на одном комплекте батареек как минимум несколько недель и даже месяцев. Таким образом, менять элементы питания даже при активном использовании приходится нечасто.

Естественно, имеет значение и цена. Установка весьма недешевых литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов неизбежно приводит к удорожанию устройства. А это крайне важно, когда речь идет о моделях стоимостью порядка 20-30 долл. Кроме того, аккумуляторные батареи упомянутых типов имеют ограниченный ресурс — обычно от 500 до 1000 циклов заряда-разряда. Таким образом, при интенсивном использовании именно ресурс аккумулятора становится критичным фактором, ограничивающим жизненный цикл устройства.

Итак, батарейки дешевы, доступны и удобны. Чем не идеальный вариант для беспроводной клавиатуры или мыши? Однако не будем забывать, что у батареек есть и свои недостатки: они заметно утяжеляют устройства (что может быть критично, если речь идет о беспроводной мыши) и к тому же их пусть и редко, но необходимо время от времени менять. Что же могут предложить разработчики в качестве альтернативного варианта?

Еще не забытое старое

Одним из наиболее перспективных вариантов являются суперконденсаторы или, как их правильнее называть, ионисторы (англоязычные авторы для обозначения этих элементов часто используют аббревиатуру EDLC, которая расшифровывается как Electric double-layer capacitor). Первые образцы суперконденсаторов были созданы более 50 лет тому назад. В настоящее время они применяются в ряде электроприборов (в частности, в карманных фонариках, фотовспышках и пр.) в качестве основных и резервных источников питания. Кроме того, благодаря своим свойствам суперконденсаторы являются идеальным накопителем электроэнергии для систем рекуперации кинетической энергии, которыми оснащаются многие выпускаемые сейчас транспортные средства с электрическими и гибридными силовыми установками.

Внешне ионистор похож на электролитичекий конденсатор, однако при тех же размерах имеет значительно большую емкость (у образца, представленного на этой фотографии, она составляет 3000 фарад)

Важнейшими достоинствами суперконденсаторов в сравнении с литий-ионными и литий-полимерными аккумуляторами являются высокая скорость заряда, эффективность и огромный ресурс.

Суперконденсаторы способны запасать большое количество энергии в течение короткого промежутка времени, что позволяет сократить время подзарядки до минимума. Кроме того, ионисторы характеризуются высокой эффективностью. Если современные литий-ионные аккумуляторы способны отдать лишь порядка 60% электроэнергии, затраченной на их зарядку, то у суперконденсаторов этот показатель превышает 90%.

Еще одно важное преимущество — огромный ресурс. У литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов существенная деградация (снижение емкости относительно первоначального значения) наблюдается уже после нескольких сотен циклов заряда-разряда. А суперконденсаторы способны выдержать без заметной деградации порядка нескольких десятков тысяч циклов.

Образцы суперконденсаторов различной емкости

В числе прочих преимуществ можно отметить малый удельный вес и экологичность. Благодаря низкой токсичности материалов, из которых изготавливаются ионисторы, их гораздо проще и безопаснее утилизировать, чем литиевые, никель-кадмиевые, никель-металлгидридные и свинцово-кислотные аккумуляторы.

Возможно, здесь у читателей возникнет вполне закономерный вопрос: если уже более полувека известны такие замечательные источники питания, то почему они до сих пор не получили широкого распространения в цифровых устройствах? Дело в том, что наряду с перечисленными выше достоинствами у суперконденсаторов имеются и свои недостатки. Наиболее существенные из них — это довольно низкая удельная энергоемкость, нелинейная кривая разряда, а также большой ток саморазряда.

Показатель удельной плотности запасаемой энергии у современных суперконденсаторов составляет от 7 до 9 Вт•ч на литр объема. Для сравнения: у ныне выпускаемых литий-ионных аккумуляторов этот показатель варьируется в пределах 250-400 Вт•ч на литр.

Из-за большого тока саморазряда ионисторы не подходят для долговременного хранения электроэнергии. Кроме того, кривая разряда суперконденсаторов нелинейна: напряжение на выходе зависит от оставшегося заряда.

В силу вышеизложенных причин выпускаемые в настоящее время ионисторы непригодны для использования в мобильных устройствах, где первоочередное значение имеет соотношение размеров и энерогоемкости батареи. Однако для беспроводных периферийных устройств суперконденсаторы являются весьма интересной альтернативой одноразовым батарейкам.

В этом случае пригодятся такие свойства ионисторов, как высокая скорость заряда и высокая эффективность. Владельцу беспроводной мыши или клавиатуры не придется ждать 2-3 ч, как в случае устройств с литиевыми аккумуляторами: для восстановления заряда хватит всего нескольких минут. За это время можно накопить запас энергии, которой хватит на несколько часов активной работы, а при не очень интенсивном использовании — даже на целый день. Например, полный цикл заряда оборудованной встроенным суперконденсатором беспроводной мыши Genius DX-ECO, которую мы тестировали пару лет тому назад, составляет всего 5 минут, а накопленной за это время электроэнергии хватает на 4 ч работы.

Источником питания беспроводной мыши Genius DX-ECO служит встроенный суперконденсатор

Конечно, подзаряжать беспроводное устройство, оснащенное ионистором, придется ежедневно (а возможно, даже чаще). Однако, как уже было упомянуто, данная процедура займет всего несколько минут — как раз хватит времени выпить чашечку кофе или просто немного отвлечься от компьютера. А поскольку суперконденсаторы обладают огромным ресурсом, то даже при условии нескольких ежедневных подзарядок срок службы устройства составит не менее десяти лет.

Важным преимуществом суперконденсаторов в сравнении с литиевыми аккумуляторами и обычными батарейками является заметно меньший вес. А это значит, что та же беспроводная мышь, оборудованная ионистором, будет лишь немногим тяжелее проводного аналога.

Перспективы  

Итак, суперконденсаторы обладают высокой скоростью заряда и энергоэффективностью, а также огромным ресурсом. Благодаря низкой токсичности материалов их гораздо проще и дешевле утилизировать, чем литиевые аккумуляторы. Такое сочетание свойств делает суперконденсаторы весьма перспективным вариантом для использования в качестве перезаряжаемых источников автономного питания беспроводных периферийных устройств. А что касается необходимости часто подключать кабель для подзарядки, то эту проблему нетрудно решить, применив беспроводное зарядное устройство — тем более, что подобные решения сейчас уже начинают появляться на массовом рынке.

Благодаря внедрению новых материалов в будущем станет возможным создание суперконденсаторов с гораздо более высокой (по сравнению с ныне выпускаемыми) удельной плотностью запасаемой энергии. Большие надежды специалисты возлагают на разработку графеновых суперконденсаторов. Использование этого инновационного материала позволит уже в ближайшее время создать образцы с удельной плотностью запасаемой энергии порядка 60 Вт•ч на литр. Конечно, это значительно меньше по сравнению с современными литий-ионными и литий-полимерными аккумуляторами, но уже вполне сопоставимо с характеристиками свинцово-кислотных батарей. И можно не сомневаться в том, что развертывание серийного выпуска графеновых суперконденсаторов позволит значительно расширить сферу применения этих источников питания. Ими можно будет оснащать не только беспроводные манипуляторы и клавиатуры, но и портативные акустические системы, а также источники бесперебойного питания небольшой мощности.

compress.ru

Разработана долговечная и бюджетная альтернатива литий-ионным батареям

Экология потребления.Наука и техника:Химики из университета Ватерлоо разработали долговечный цинк-ионный аккумулятор, который вдвое дешевле современных литий-ионных батарей.

Химики из университета Ватерлоо разработали долговечный цинк-ионный аккумулятор, который вдвое дешевле современных литий-ионных батарей.

Благодаря дешевизне и другим привлекательным характеристикам новинка способна сократить зависимость сообществ от традиционных сетей для хранения энергии, и упростить переход на возобновляемую солнечную и ветряную энергию. Профессор Линда Нацар с коллегами опубликовали соответствующий материал в издании Nature Energy.

 

 

В батарее используются безопасные, негорючие, нетоксичные материалы, а также соль на водной основе с нейтральным pH. Она состоит из: электролита на водной основе, анода из оксида ванадия, недорогого цинкового катода.

 

Батарея генерирует электричество в ходе обратимого процесса — интеркаляции, в ходе которой цинковые анионы окисляются с цинкового катода, перемещаются по электролиту и внедряются меж нанолистов оксида ванадия в аноде. Далее поток электронов перемещается во внешнюю микросхему. Обратный процесс наблюдается при зарядке.

 

Рабочий прототип ячейки отвечает 4 важным критериям: высокая обратимость, высокая скорость, большая емкость, отсутствие дендритных осадков цинка.

 

 

Свыше 1000 циклов закрядки-разрядки пройдет, прежде чем емкость снизится до 80%. Ожидаемая энергоплотность — 450 ватт на литр.

 

Литий-ионные батареи, к слову, тоже управляются интеркаляцией ионов лития, но электролит в них дорогой и горючий."Наши батареи относительно недорогие и совершенно безопасные", - заявила Нацар. — "Они полностью соответствуют потребностям рынка в возобновимой энергии". опубликовано econet.ru 

econet.ru

Альтернатива аккумулятора

Категория: Поддержка по аккумуляторным батареям Опубликовано 06.04.2016 04:00 Автор: Abramova Olesya

Довольно часто мы слышим о новых разработках в сфере электрических батарей, которые обещают длительное время автономной работы, зарядку в течение нескольких минут, толщину с листок бумаги и полное удовлетворение потребностей электротранспорта. На недостатках же внимание особо не фокусируется; чаще всего это: низкие нагрузочные характеристики и короткий жизненный цикл (Смотрите: Принцип “восьмигранной” батареи - что делает батарею батареей).

Можно и лимон превратить в электрическую батарею, как и использовать морскую воду в качестве электролита, но полученной энергии едва хватит на питание маленькой лампочки накаливания в течение короткого промежутка времени, прежде чем коррозия сделают такую батарею непригодной. Многие химические процессы были испробованы для выработки электроэнергии, но лишь немногие обещают превзойти сегодняшние электрохимические системы на основе свинца, никеля и лития.

Порой вокруг новых разработок искусственно поднимается шумиха - все ради привлечения финансирования. Перспективные на первый взгляд, эти разработки эксплуатируют всеобщий интерес к альтернативной энергетике, и не всегда способны соответствовать заявленным возможностям.

Воздушно-цинковые электрические батареи производят электричество с помощью процесса окисления цинка кислородом из атмосферы. Ячейка способна обеспечивать 1,65 В напряжения, однако версии с напряжением в 1,4 В и ниже обладают более продолжительным сроком службы. Для активации батареи пользователю необходимо удалить уплотнительную вкладку, что высвободит поступление воздуха. Батарея достигает полного рабочего напряжения в течение 5 секунд после удаления вкладки. После активации состояние батареи не может быть возвращено в режим ожидания, ограничивание поступления воздуха только ускорит деградацию.

Воздушно-цинковые батареи схожи с топливными элементами тем, что используют кислород из атмосферы в качестве положительного электрода. Хотя первичные батареи этой электрохимической схемы более распространены, существуют и вторичные версии. Подзарядка в них происходит путем замены цинкового электрода, который может быть представлен в виде пастообразной массы или гранул.

Данная батарея имеет высокий показатель удельной энергоемкости - 300-400 Вт*ч/кг, но значение удельной мощности довольно мало. Стоимость производства невысока, батарея в неактивированом состоянии имеет показатель саморазряда всего лишь 2 процента в год. Батарея чувствительна к высоким и низким температурам, а также повышенной влажности. Состояние окружающей среды также влияет на производительность - высокое содержание углекислого газа повышает внутреннее сопротивление. В основном эти батареи применяются в слуховых аппаратах, железнодорожной сигнализации или резервном освещении.

2. Серебряно-цинковая электрическая батарея (первичная и вторичная)

Первичные батареи на основе серебра, которые называются серебряно-оксидными, имеют небольшой размер и форму, напоминающую таблетку. Перезаряжаемая версия имеет большую емкость и чаще упоминается как серебряно-цинковая. Обе версии имеют одинаковое значение напряжения — 1,60 В. Из-за высокой стоимости серебра эти батареи выпускаются в небольших размерах, где количество серебра не вносит существенного вклада в окончательную стоимость, или конструируются в больших размерах для критически важных приложений, где превосходные характеристики перевешивают любые соображения стоимости.

Аккумуляторы EverExceed

 

OPzS NI-CD OPzV
20 лет / 1500 циклов 25 лет / 2000 циклов 20 лет / 1500 циклов
для промышленного и частного применения: телекоммуникации, аварийное освещение, солнечные электростанции, системы безопасности, (UPS) источники бесперебойного питания и т.д.

Первичные элементы используются в часах, слуховых аппаратах и электронике; большие перезаряжаемые версии нашли применение в подводных лодках, ракетах и космической технике. Серебряно-цинковые источники питания также используются в телевизионных камерах, требующих длительного времени работы. Высокая стоимость и короткий срок службы ограничивают применение этих аккумуляторов в коммерческих приложениях, однако ведутся разработки с целью улучшить характеристики и уменьшить стоимость.

Основной причиной выхода из строя этой батареи является деградация цинкового электрода и сепаратора. Циклический режим работы приводит к образованию дендритов, которые пробивают сепаратор и приводят к короткому замыканию. Кроме того, на сепаратор воздействует содержащийся в электролите гидроксид калия. Все эти процессы ограничивают срок жизни данной электрохимической системы двумя годами.

Развитие и улучшение конструкции цинкового электрода и сепаратора обещают увеличить срок жизни и удельную энергоемкость, значение которой будет на 40 процентов превышать показатель литий-ионного аккумулятора. Серебряно-цинковая электрохимическая система безопасна, не имеет в составе токсичных материалов, может быть легко утилизирована, но использование серебра делает батарею дорогой в производстве.

3. Перезаряжаемая щелочная электрическая батарея

Перезаряжаемая щелочная батарея задумывалась как альтернатива первичной (неперезаряжаемой). Хотя затраты на ее производство и, соответственно, конечная цена были сопоставимы с затратами на первичную, эта батарея не снискала популярности у потребителей.

Подзарядка щелочной батареи не является чем-то новым. На протяжении многих лет она применялась и к обычным щелочным батарейкам. Подзарядка наиболее эффективна, если заряд батарейки не опустился ниже 50 % от номинала. Количество возможных подзарядок зависит от глубины разряда и ограничивается лишь несколькими циклами. Производители батареек не приветствуют подобную практику, так как зарядка обычной щелочной батарейки может привести к образованию газообразного водорода, который взрывоопасен.

Перезаряжаемая щелочная батарея преодолевает некоторые из этих недостатков, но и сама ограничена в сравнении с другими аккумуляторами по количеству циклов заряда/разряда и мощности. Ее долговечность также находится в прямой зависимости от глубины разряда. При глубине разряда в 50 % количество циклов составит 50, но производители переоценили сознательность потребителей, которые в большинстве своем не следовали этой рекомендации, следовательно, реальное количество циклов было меньше заявленного. Дополнительным ограничением стало низкое значение тока нагрузки - 400 мА, что достаточно только для фонариков и персональных развлекательных устройств. В итоге, в типоразмерах АА и ААА перезаряжаемые щелочные батареи проиграли конкуренцию никель-металл-гидридной электрохимической системе.

Последнее обновление 2016-02-21

best-energy.com.ua

Альтернатива батарейкам и Ni-MH аккумуляторам

Замена Ni-MH аккумуляторов.

Замена Ni-MH на LiFePO4Я пользуюсь фотоаппаратом, в котором применяются “пальчиковые” (AA) Никель металлогидридные аккумуляторы (Ni-MH). Эти аккумуляторы меня основательно достали.

Во-первых, у таких аккумуляторов большой ток саморазряда. Стоит фотоаппарату полежать без дела пару недель и именно в тот момент, когда он нужен, батареи оказываются разряженными.

Во-вторых, такие аккумуляторы долго заряжать. При этом Ni-MH аккумуляторы нежелательно подзаряжать. Перед зарядкой их рекомендуют разрядить, чтобы избежать “эффекта памяти”. Вся процедура может занять до 18 часов. Т.е. если завтра Вам делать важную съемку и крайне желательно иметь полностью заряженную батарею, а сегодня вы их слегка подсадили, то придется их разряжать и заряжать снова. Приходится иметь несколько комплектов батарей, но и это не всегда спасает.

В-третьих, ни один комплект Ni-MH аккумуляторов не выработал обещанных циклов.

В-четвертых, Ni-MH аккумуляторы имеют номинальное напряжение 1.2 В. Фотоаппараты рассчитаны на батарейки напряжением 1.5 В. Поэтому, лишь слегка подсев, далеко не исчерпав и половины своей емкости, они становятся причиной сообщения “Замените батарейки”.

Когда “издохли” очередные аккумуляторы стал вопрос: “что делать?”. Новые фотоаппараты комплектуются литий-ионными (Li-ion) или литий-полимерными (Li-Po) аккумуляторами. При этом их можно подзаряжать когда удобно. Время полной зарядки 3-4 часа. У них совсем маленький саморазряд и больше обещанных циклов заряда-разряда. Я тоже так хочу, но покупать новый фотоаппарат при отлично работающем старом – это не мой путь.

Просто так взять и вставить литиевые аккумуляторы не выйдет. У Li-Po аккамулятора среднее напряжение 3,7 В. это меньше, чем необходимо (4 батарейки по 1,5В = 6В). Если поставить две банки, 7,4В – много. Обойти эту ситуацию можно сделав схему стабилизации. Но и тут не все гладко. Нужно эту схему включать и выключать. Для этого придется открывать, закрывать крышку фотоаппарата.

Замена Ni-MH на LiFePO4 Замена Ni-MH на LiFePO4

Случайно наткнулся на комплект из пальчиковых Литий-железо-фосфатный аккумулятор (LiFePO4) аккумуляторов. Вернее, одна батарейка – это аккумулятор, а вторая – просто перемычка. Это то, что надо! Ведь у LiFePO4 рабочее напряжение 3,2 В. Это как раз замена двух пальчиковых батареек или Ni-MH аккумуляторов. LiFePO4 – это еще круче чем LiPo или Li-Io. В отличие от LiPo и Li-Io, LiFePO4 работают в мороз до -20! Циклов заряда-разряда как минимум в 5 раз больше, чем у LiPo! Не взрывоопасны. Существуют комплекты формата АА и ААА. С зарядным устройством и без. Я покупал без зарядного, уже имею специальное умное зарядное устройство, поэтому, про зарядное устройство ничего сказать не могу. Для аккумуляторов LiFePO4 требуется специальное зарядное устройство. Зарядное для Ni-MH аккумуляторов ни в коем случае не используйте!

Замена Ni-MH на LiFePO4 Замена Ni-MH на LiFePO4

На упаковке указан производитель:http://www.ronda-battery.com/Разумеется, Китай.Покупал в Украине за 56 грн. (примерно 5 евро) один комплект.Удачных приобретений.

www.avislab.com

Serenis ESS - украинские батареи, как альтернатива аккумуляторам Те…

Недавно на выставке Key Energy (Римини, Италия) украинские разработчики представили Serenis ESS, свой вариант умной системы хранения энергии, которая вполне может составит конкуренцию Tesla PowerWall. Презентация системы, произвела настоящий фурор. За первые дни разработчики получили предзаказов общим обьемом на 1 мегаватт.Serenis ESS: Эко стартапы Читайте также:Mirubee — датчик, который позволяет сэкономить до 15% электроэнергии в доме3 причины почему вымрут крупные электростанцииТесла и SolarCity будут хранить солнечную энергию 10 лет«Миссия нашей компании заключается в сокращении потребления ископаемого топлива и сделать возобновляемые источники энергии более популярными, предоставляя решения для хранения энергии.» — Serenis.Serenis ESS система хранение энергии: Эко стартапыSerenis ESS — это не просто аккумуляторная батарея. Это «умная» система сохранения и превращения энергии, которая включает:

  • литий-ионную батарею
  • гибридный инвертор
  • высокотехнологичные контроллеры
  • систему онлайн-мониторинга и управления энергопотоками
Serenis ESS аккумулятор: Эко стартапы Serenis ESS позволяет:
  • одновременно подключать как солнечные фотопанели, так и ветрогенераторы
  • заряжать батарею ночью по дешевому тарифу, а использовать ее в течение дня, когда тариф дороже
  • зарабатывать на продаже излишков энергии по «зеленому тарифу»
  • размещать систему почти везде благодаря чрезвычайно компактным размерам и весу всего в 30 кг.
Serenis ESS аккумулятор характеристики: Эко стартапы И хотя компания Serenis зарегистрирована в Венгрии и все производственные мощности находятся в 100 км от Украины. Проект полностью украинский и вся настройка производственной линии в городке Пюшпёкладань происходит под пристальным контролем украинских специалистов. Выйти на полную рабочую мощность планируется уже через несколько месяцев. Проектная мощность завода — около 130 единиц в месяц.

Стоить отметить также тот факт, что еще ни одна компания не выходила на рынок с таким высокотехнологичным продуктом за такой короткий срок — от начала процесса разработки до представления готового действующего продукта прошло всего 3 месяца!

При этом гордость продукта украинских специалистов не в скорости разработки — а в наличии значительных конкурентных преимуществ по сравнению с подобными продуктами, представленными на рынке. Стоимость системы на 3 кВт составит от 4 до 6 тыс евро, в зависимости от комплектации.

Это уже третий украинский стартап в сфере энергоэффективности после Ecoisme и uMuni, который успешно выходит на международный рынок.

«Когда мы готовились к выставке, мы хотели получить предварительных заказов хотя бы на сотню киловатт (около 30 систем по 3 кВт — ред.). Однако за первые дни мы получили предзаказов на 1 мегаватт! », — Рассказал один из соучредителей компании. Смотрите также это презентационное видео о проекте Serenis: По материалам: Ecotown, serenispower.com

rodovid.me

Альтернатива литий-ионным аккумуляторам от украинских ученых: дешево, экологично, эффективно

06.12.2017 Просмотры: 523

Украинские ученые разработали экологически чистый материал с высокой удельной энергоемкостью, который может собой заменить литий-ионные батареи. Уже ведется работа по коммерциализации разработки – ищут финансирование и площадку для производства.

Предприятие «Чистые Энергетические Технологии» в сотрудничестве с группой институтов Украины разработало уникальный материал, который можно использовать для аккумулирования энергии. Показатели энергоемкости материала одни из самых высоких в мире, при том, что материал абсолютно не токсичен, в отличие от литий-ионных батарей.

Подробнее о разработках и планах их внедрения рассказал ЭлектроВестям Сергей Каминский, директор предприятия «Чистые Энергетические Технологии» (ЧЭТ).

Что разработали?

Углеродный материал с удельной емкостью 240Вт-ч/кг (по активному материалу). Этот показатель (весьма высокий) подтвержден как украинскими, так и международными лабораториями –Институтом Сорбции и Проблем Эндоэкологии НАН Украины, лабораторией Беркли в США и научным центром Масдар в Абу-Даби.

«Результаты, которые мы получили, оказались даже выше, чем мы ожидали. На данный момент у нас подтверждены результаты международными лабораториями, по свойствам и параметрам – они одни из лучших в мире», - отметил Сергей Каминский.

Характеристики аккумуляторов, которые будут работать на этом материале, действительно впечатляющие. Время зарядки аккумулятора – 4 минуты. Количество циклов «зарядки – разрядки» 10 000 (у Powerwall Tesla для сравнения – 2000). Работать они смогут при температурах от -20 до +80 °С, не требуя при этом системы охлаждения.

При этом он пожаро-  и взрывобезопасен и совершенно безвреден для окружающей среды, как во время, так и после срока эксплуатации. Предполагаемый рок службы аккумулятора 10 лет:

«Это минимум. Сейчас тесты еще проходят, но 10 лет это мы уже может точно говорить. Рассчитываем, что срок службы будет лет 15», - отмечает директор предприятия.

И самое главное – цена. Предположительная цена аккумулятора – $80/кВт-ч. Тогда как у Tesla – $240/кВт-ч.

Откуда такая экологичность?

Материал абсолютно безвреден для окружающей среды, так как его получают из отходов аграрного производства.

«Он абсолютно безопасен по сравнению с тем литий-ионными батареями, которые есть. Вместо лития в батареях будет использоваться материал, сделанный из переработанных растительных отходов сельского хозяйства. Отходы биомассы карбонизируются, потом активируются, и в итоге получается активированный уголь высокой пористости, высокой емкости, подходящий для накопления электроэнергии», - рассказал об основных этапах создания материала директор «ЧЭТ».

По его словам, аккумуляторы будут настолько чистыми, что после окончания срока службы материалы можно использовать как удобрение на полях.

На каком этапе проект сейчас?

«Мы начали уже готовиться к производству аккумуляторов, уже конечного продукта, а не только материала... Сейчас мы уже работаем над промышленным дизайном для домашних батарей – чтобы это были бытовые аккумуляторы для накопления энергии», - рассказывает Сергей.

Также идет работа по защите интеллектуальной собственности, в том числе и патентованию материала.

При этом уже разработан концепт того, как будут выглядеть бытовые аккумуляторы. Они будут модульными.

Бытовые аккумуляторы будут модульными

Сколько нужно денег,  чтобы запустить производство?

Для начала производства необходимо $200 тыс., говорит г-н Каминский:

«На данный момент это $200 тысяч – чтобы закупить начальное оборудование, которое позволит начать производство… Это и заготовка сырья, и изготовление материала, подготовка всего необходимого, чтобы запустить производство уже конечного продукта – аккумулятора».

Для привлечения этих средств, компания готовится провести кампанию на краудфандинговой платформе  Kickstarter.

На Kickstarter планируют выходить в сотрудничестве с акселератором IoT Hub (г.Киев), который достаточно успешно «вывел» на краудфандинговую платформу проект солнечных жалюзи Solar Gaps.

Коммерциализацией проекта производства аккумуляторов будет заниматься американская компания. Ее название пока не называют, так как она будет создаваться специально под проект. Коммерциализацией проекта в Украине и ЕС будет заниматься предприятие «ЧЭТ».

Где будут производить?

Предприятие находится в поиске площадки. Но весь цикл – от сбора сырья и до производства – можно осуществить в Украине, и разработчики хотят именно так и сделать:

«Мы сейчас ведем переговоры по производству. Есть ряд западных инвесторов. Но честно, они боятся вкладывать в нашу страну. Говорят: меняйте свою локацию, переезжайте в более «цивилизованные» страны и там будем финансировать. Но у нас здесь и научная база, лаборатории... Ну и наша позиция – что первое производство должно быть в Украине», - рассказал ЭлектроВестям Сергей.

«Все сырье может быть украинское, также как и рабочая сила. Весь проект может быть полностью украинского производства», добавил глава предприятия.

Какое применение акккумуляторов?

Проект на Kickstarter больше ориентирован на потребительский рынок, для привлечения финансирования на производство бытовых аккумуляторов. Но ученые выражают интерес к рынку в промышленных масштабах.

«Как раз в первую очередь мы заинтересованы в том, чтобы эти технологии внедрять на уровне государства. Мы нацелены на рынок хранения энергии с тепловых, атомных электростанций. То есть на промышленное использование. У нас в стране большой дисбаланс по производству электроэнергии ночью, когда ее некуда девать, тогда как в часы пик есть недостаток. И мы можем помочь решить проблему с суточным накоплением».

Также материал, разработанный «Чистыми Энергетическими Технологиями», подходит для применения в электромобилях, хотя и специфика там несколько другая, также как и характеристики.

agrostory.com

Альтернатива аккумуляторам конденсаторы из нанотрубок

4.09.11

Суперконденсатор

Суперконденсатор

В университете Райса создали твердотельный суперконденсатор, который объединяет большую емкость и длительность хранения энергии батарей с быстротой зарядки и высокой мощностью конденсаторов.

Новое устройство хранения электроэнергии способно работать в экстремальных условиях и является надежным и универсальным источником питания, который можно применять повсеместно: от микроустройств, до больших электростанций.

Обычные конденсаторы, которые сглаживают скачки напряжения, способны выдерживать цикл зарядка/разрядка сотни тысяч раз. Электрические двухслойные конденсаторы (EDLC), известные как суперконденсаторы, являются гибридами, которые могут хранить в сотни раз больше энергии, чем стандартный конденсатор, но при этом сохраняя способность быстро заряжаться и разряжаться. Однако обычные EDLC используют жидкий или гелеобразный электролит, который плохо работает в жаре или холоде.

Жидкий электролит полностью заменен наноразмерным слоем оксида диэлектрического материала

Жидкий электролит полностью заменен наноразмерным слоем оксида диэлектрического материала

В новых суперконденсаторах, изобретенных в Университете Райса, жидкий электролит полностью заменен наноразмерным слоем оксида диэлектрического материала. Кроме того, большая площадь поверхности, которую обеспечивают углеродные нанотрубки, существенно повышает емкость суперконденсатора, что открывает ему дорогу для масштабного коммерческого использования. По мере роста нанотрубки самостоятельно собираются в плотные структуры, напоминающие микроскопические ворсистые ковры. Каждый пучок нанотрубок в новом суперконденсаторе в длину в 500 раз больше, чем в ширину. При этом крошечный микрочип может содержать сотни тысяч пучков.

Нанотрубки самостоятельно собираются в плотные структуры, напоминающие микроскопические ворсистые ковры

Нанотрубки самостоятельно собираются в плотные структуры, напоминающие микроскопические ворсистые ковры

Для создания нового устройства команде ученых пришлось вырастить массив пучков в 15-20 нанометров, состоящих из углеродных нанотрубок длиной до 50 мкм. Затем массив был помещен на медный электрод покрытий тонким слоем золота и титана, после чего пучки нанотрубок (первичные электроды) были обработаны серной кислотой для повышения их проводящих свойств. Следующим шагом стало покрытие нанотрубок тонким слоем оксида алюминия (диэлектриком) и алюминием, легированным оксидом цинка (противоэлектрод). Сборку цепи завершил верхний электрод, представляющий собой полоску серебряной краски. В итоге получилась конструкция металл/диэлектрик/ металл.

Новая технология изготовления суперконденсаторов является стабильной и масштабируемой. Твердотельный накопитель энергии можно будет использовать повсеместно: в гибких дисплеях, имплантатах, датчиках и любых других устройствах, где требуются быстрые зарядка или отдача тока большой силы.

Благодаря тому, что новая батарея не содержит токсичных материалов, она может использоваться, например в микророботах, путешествующих в кровотоке пациента. Также твердотельные супеконденсаторы можно применять в экстремальных условиях: на солнечных электростанциях в пустыне или на спутниках.

---

Комментарии:

---

Запасы энергии в ... канализации20-ти летний план поддержки альтернативной энергетики в Японии

sintezgaz.org.ua