உயர் மின்னழுத்த உயர் திறன் கொண்ட மின்தேக்கியை எவ்வாறு உருவாக்குவது. பேட்டரிக்கு பதிலாக மின்தேக்கி: தொழில்நுட்ப தீர்வு. மின் இரட்டை அடுக்கைப் பயன்படுத்துதல்

மக்கள் முதலில் மின்சாரத்தை சேமிக்க மின்தேக்கிகளைப் பயன்படுத்தினர். பின்னர், மின் பொறியியல் ஆய்வக சோதனைகளுக்கு அப்பால் சென்றபோது, பேட்டரிகள் கண்டுபிடிக்கப்பட்டன, இது மின் ஆற்றலைச் சேமிப்பதற்கான முக்கிய வழிமுறையாக மாறியது. ஆனால் 21 ஆம் நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில், மின் சாதனங்களுக்கு மின்தேக்கிகளைப் பயன்படுத்த மீண்டும் முன்மொழியப்பட்டது. இது எவ்வளவு சாத்தியம் மற்றும் பேட்டரிகள் இறுதியாக கடந்த காலத்தின் ஒரு விஷயமாக மாறுமா?

மின்தேக்கிகள் பேட்டரிகளால் மாற்றப்பட்டதற்கான காரணம், அவை சேமித்து வைக்கும் திறன் கொண்ட மின்சாரத்தின் குறிப்பிடத்தக்க அளவு காரணமாகும். மற்றொரு காரணம் என்னவென்றால், டிஸ்சார்ஜ் செய்யும் போது பேட்டரி வெளியீட்டில் உள்ள மின்னழுத்தம் மிகக் குறைவாகவே மாறுகிறது, இதனால் மின்னழுத்த நிலைப்படுத்தி தேவைப்படாது அல்லது மிகவும் எளிமையான வடிவமைப்பாக இருக்கலாம்.

மின்தேக்கிகள் மற்றும் பேட்டரிகளுக்கு இடையிலான முக்கிய வேறுபாடு என்னவென்றால், மின்தேக்கிகள் நேரடியாக மின் கட்டணத்தை சேமிக்கின்றன, அதே நேரத்தில் பேட்டரிகள் மின் ஆற்றலை இரசாயன ஆற்றலாக மாற்றி, சேமித்து, பின்னர் இரசாயன ஆற்றலை மீண்டும் மின் ஆற்றலாக மாற்றும்.

ஆற்றல் மாற்றங்களின் போது, அதன் ஒரு பகுதி இழக்கப்படுகிறது. எனவே, சிறந்த பேட்டரிகள் கூட 90% க்கும் அதிகமான செயல்திறனைக் கொண்டிருக்கவில்லை, அதே நேரத்தில் மின்தேக்கிகளுக்கு இது 99% ஐ எட்டும். இரசாயன எதிர்வினைகளின் தீவிரம் வெப்பநிலையைப் பொறுத்தது, எனவே பேட்டரிகள் அறை வெப்பநிலையை விட குளிர்ந்த காலநிலையில் குறிப்பிடத்தக்க வகையில் மோசமாக செயல்படுகின்றன. கூடுதலாக, பேட்டரிகளில் இரசாயன எதிர்வினைகள் முற்றிலும் மீளக்கூடியவை அல்ல. எனவே சிறிய எண்ணிக்கையிலான சார்ஜ்-டிஸ்சார்ஜ் சுழற்சிகள் (ஆயிரக்கணக்கான வரிசையில், பெரும்பாலும் பேட்டரி ஆயுள் சுமார் 1000 சார்ஜ்-டிஸ்சார்ஜ் சுழற்சிகள்), அத்துடன் "நினைவக விளைவு". "நினைவக விளைவு" என்பது பேட்டரி எப்போதும் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு திரட்டப்பட்ட ஆற்றலுக்கு டிஸ்சார்ஜ் செய்யப்பட வேண்டும் என்பதை நினைவில் கொள்வோம், பின்னர் அதன் திறன் அதிகபட்சமாக இருக்கும். டிஸ்சார்ஜ் செய்த பிறகு, அதிக ஆற்றல் அதில் இருந்தால், பேட்டரி திறன் படிப்படியாக குறையும். "நினைவக விளைவு" என்பது அமிலம் (அவற்றின் வகைகள் - ஜெல் மற்றும் ஏஜிஎம் உட்பட) தவிர வணிக ரீதியாக உற்பத்தி செய்யப்படும் அனைத்து வகையான பேட்டரிகளின் சிறப்பியல்பு ஆகும். லித்தியம்-அயன் மற்றும் என்று பொதுவாக ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்டாலும் லித்தியம் பாலிமர் பேட்டரிகள்இது வழக்கமானது அல்ல, உண்மையில், அவர்களும் அதை வைத்திருக்கிறார்கள், இது மற்ற வகைகளை விட குறைந்த அளவிற்கு தன்னை வெளிப்படுத்துகிறது. அமில பேட்டரிகளைப் பொறுத்தவரை, அவை தட்டு சல்பேஷனின் விளைவை வெளிப்படுத்துகின்றன, இது சக்தி மூலத்திற்கு மாற்ற முடியாத சேதத்தை ஏற்படுத்துகிறது. பேட்டரி நீண்ட நேரம் 50%க்கும் குறைவான சார்ஜ் நிலையில் இருப்பதும் ஒரு காரணம்.

மாற்று ஆற்றலைப் பொறுத்தவரை, "நினைவக விளைவு" மற்றும் தட்டு சல்பேஷன் ஆகியவை கடுமையான பிரச்சனைகள். போன்ற மூலங்களிலிருந்து ஆற்றல் வழங்கல் என்பதுதான் உண்மை சோலார் பேனல்கள்மற்றும் காற்றாலை விசையாழிகளை கணிப்பது கடினம். இதன் விளைவாக, பேட்டரிகளின் சார்ஜிங் மற்றும் டிஸ்சார்ஜிங் குழப்பமான முறையில், உகந்த முறையில் நிகழ்கிறது.

வாழ்க்கையின் நவீன தாளத்திற்கு, பேட்டரிகள் பல மணிநேரங்களுக்கு சார்ஜ் செய்யப்பட வேண்டும் என்பது முற்றிலும் ஏற்றுக்கொள்ள முடியாததாக மாறிவிடும். எடுத்துக்காட்டாக, மின்சார வாகனத்தில் நீண்ட தூரம் ஓட்டிச் செல்வதை நீங்கள் எப்படி கற்பனை செய்து பார்க்கிறீர்கள்? பேட்டரியின் சார்ஜிங் வேகம் அதில் நிகழும் இரசாயன செயல்முறைகளின் வேகத்தால் வரையறுக்கப்படுகிறது. நீங்கள் சார்ஜிங் நேரத்தை 1 மணிநேரமாக குறைக்கலாம், ஆனால் சில நிமிடங்களுக்கு அல்ல. அதே நேரத்தில், மின்தேக்கியின் சார்ஜிங் வீதம் சார்ஜரால் வழங்கப்படும் அதிகபட்ச மின்னோட்டத்தால் மட்டுமே வரையறுக்கப்படுகிறது.

பேட்டரிகளின் பட்டியலிடப்பட்ட தீமைகள் அதற்கு பதிலாக மின்தேக்கிகளைப் பயன்படுத்துவதை அவசரப்படுத்தியுள்ளன.

மின் இரட்டை அடுக்கைப் பயன்படுத்துதல்

பல தசாப்தங்களாக, மின்னாற்பகுப்பு மின்தேக்கிகள் அதிக திறன் கொண்டவை. அவற்றில், தட்டுகளில் ஒன்று உலோகத் தகடு, மற்றொன்று எலக்ட்ரோலைட், மற்றும் தட்டுகளுக்கு இடையில் உள்ள காப்பு உலோக ஆக்சைடு, இது படலத்தை பூசியது. மின்னாற்பகுப்பு மின்தேக்கிகளுக்கு, திறன் ஒரு ஃபாரட்டின் நூறில் ஒரு பகுதியை அடையலாம், இது பேட்டரியை முழுமையாக மாற்ற போதுமானதாக இல்லை.

வடிவமைப்புகளின் ஒப்பீடு பல்வேறு வகையானமின்தேக்கிகள் (ஆதாரம்: விக்கிபீடியா)

பெரிய கொள்ளளவு, ஆயிரக்கணக்கான ஃபாரட்களில் அளவிடப்படுகிறது, மின்சார இரட்டை அடுக்கு என்று அழைக்கப்படும் மின்தேக்கிகள் மூலம் பெறலாம். அவற்றின் செயல்பாட்டின் கொள்கை பின்வருமாறு. திட மற்றும் திரவ நிலைகளில் உள்ள பொருட்களின் இடைமுகத்தில் சில நிபந்தனைகளின் கீழ் மின்சார இரட்டை அடுக்கு தோன்றும். அயனிகளின் இரண்டு அடுக்குகள் எதிர் அறிகுறிகளின் கட்டணங்களுடன் உருவாகின்றன, ஆனால் அதே அளவு. நாம் நிலைமையை மிகவும் எளிமைப்படுத்தினால், ஒரு மின்தேக்கி உருவாகிறது, அதில் "தட்டுகள்" அயனிகளின் சுட்டிக்காட்டப்பட்ட அடுக்குகள், அவற்றுக்கிடையேயான தூரம் பல அணுக்களுக்கு சமம்.

மேக்ஸ்வெல் தயாரித்த பல்வேறு திறன்களின் சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள்

இந்த விளைவை அடிப்படையாகக் கொண்ட மின்தேக்கிகள் சில நேரங்களில் அயனிஸ்டர்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. உண்மையில், இந்த சொல் மின் கட்டணம் சேமிக்கப்படும் மின்தேக்கிகளை மட்டுமல்ல, மின்சாரத்தை சேமிப்பதற்கான பிற சாதனங்களையும் குறிக்கிறது - மின் ஆற்றலை இரசாயன ஆற்றலாக பகுதியளவு மாற்றுவதன் மூலம் மின் கட்டணத்தை (ஹைப்ரிட் அயனிஸ்டர்) சேமிப்பதோடு, அத்துடன் இரட்டை மின் அடுக்கு (சூடோகேபாசிட்டர்கள் என்று அழைக்கப்படும்) அடிப்படையிலான பேட்டரிகள். எனவே, "சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள்" என்ற சொல் மிகவும் பொருத்தமானது. சில நேரங்களில் "அல்ட்ராகேபாசிட்டர்" என்ற ஒரே வார்த்தை பயன்படுத்தப்படுகிறது.

தொழில்நுட்ப செயல்படுத்தல்

சூப்பர் கேபாசிட்டரில் எலக்ட்ரோலைட் நிரப்பப்பட்ட செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பனின் இரண்டு தட்டுகள் உள்ளன. அவற்றுக்கிடையே ஒரு சவ்வு உள்ளது, இது எலக்ட்ரோலைட் வழியாக செல்ல அனுமதிக்கிறது, ஆனால் தட்டுகளுக்கு இடையில் செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பன் துகள்களின் உடல் இயக்கத்தைத் தடுக்கிறது.

சூப்பர் கேபாசிட்டர்களுக்கு துருவமுனைப்பு இல்லை என்பதை கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும். இதில் அவை மின்னாற்பகுப்பு மின்தேக்கிகளிலிருந்து அடிப்படையில் வேறுபடுகின்றன, இது ஒரு விதியாக, துருவமுனைப்பால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது, இணங்கத் தவறியது மின்தேக்கியின் தோல்விக்கு வழிவகுக்கிறது. இருப்பினும், சூப்பர் கேபாசிட்டர்களுக்கும் துருவமுனைப்பு பயன்படுத்தப்படுகிறது. சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் ஏற்கனவே சார்ஜ் செய்யப்பட்ட தொழிற்சாலை அசெம்பிளி லைனை விட்டு வெளியேறுவதே இதற்குக் காரணம், மேலும் குறிப்பது இந்த கட்டணத்தின் துருவமுனைப்பைக் குறிக்கிறது.

சூப்பர் கேபாசிட்டர் அளவுருக்கள்

எழுதும் நேரத்தில் பெறப்பட்ட ஒரு தனிப்பட்ட சூப்பர் கேபாசிட்டரின் அதிகபட்ச திறன் 12,000 எஃப். வெகுஜன உற்பத்தி செய்யப்பட்ட சூப்பர் கேபாசிட்டர்களுக்கு, இது 3,000 எஃப் ஐ விட அதிகமாக இருக்காது. தட்டுகளுக்கு இடையே அதிகபட்சமாக அனுமதிக்கப்பட்ட மின்னழுத்தம் 10 விக்கு மேல் இல்லை. வணிக ரீதியாக உற்பத்தி செய்யப்படும் சூப்பர் கேபாசிட்டர்களுக்கு, இந்த எண்ணிக்கை, ஒரு விதியாக, 2. 3 - 2.7 விக்குள் உள்ளது. குறைந்த இயக்க மின்னழுத்தம் ஒரு நிலைப்படுத்தி செயல்பாடு கொண்ட மின்னழுத்த மாற்றியைப் பயன்படுத்த வேண்டும். உண்மை என்னவென்றால், வெளியேற்றத்தின் போது, மின்தேக்கி தட்டுகளின் மின்னழுத்தம் பரந்த அளவில் மாறுகிறது. சுமை மற்றும் இணைக்க மின்னழுத்த மாற்றியின் கட்டுமானம் சார்ஜர்அற்பமான பணியாகும். நீங்கள் 60W சுமைக்கு சக்தி அளிக்க வேண்டும் என்று வைத்துக்கொள்வோம்.

சிக்கலைக் கருத்தில் கொள்வதை எளிதாக்க, மின்னழுத்த மாற்றி மற்றும் நிலைப்படுத்தியில் ஏற்படும் இழப்புகளை நாங்கள் புறக்கணிப்போம். நீங்கள் வேலை செய்கிறீர்கள் என்றால் வழக்கமான பேட்டரி 12 V மின்னழுத்தத்துடன், பின்னர் கட்டுப்பாட்டு மின்னணுவியல் 5 A மின்னோட்டத்தை தாங்க வேண்டும். அத்தகைய மின்னணு சாதனங்கள் பரவலாகவும் மலிவானதாகவும் இருக்கும். ஆனால் ஒரு சூப்பர் கேபாசிட்டரைப் பயன்படுத்தும் போது முற்றிலும் மாறுபட்ட சூழ்நிலை எழுகிறது, இதன் மின்னழுத்தம் 2.5 V. பின்னர் மாற்றியின் மின்னணு கூறுகள் வழியாக பாயும் மின்னோட்டம் 24 A ஐ அடையலாம், இது சுற்று தொழில்நுட்பத்திற்கு புதிய அணுகுமுறைகள் மற்றும் நவீன உறுப்பு அடிப்படை தேவைப்படுகிறது. ஒரு மாற்றி மற்றும் நிலைப்படுத்தியை உருவாக்குவதில் உள்ள சிரமம்தான் சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள், தொடர் தயாரிப்பு 20 ஆம் நூற்றாண்டின் 70 களில் மீண்டும் தொடங்கப்பட்டது, இப்போதுதான் பல்வேறு துறைகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தத் தொடங்கியுள்ளது.

திட்ட வரைபடம்ஆதாரம் தடையில்லாத மின்சார வினியோகம்
சூப்பர் கேபாசிட்டர்களில் மின்னழுத்தம், முக்கிய கூறுகள் செயல்படுத்தப்படுகின்றன
லீனியர் டெக்னாலஜி தயாரித்த மைக்ரோ சர்க்யூட்டில்

தொடர் அல்லது இணை இணைப்புகளைப் பயன்படுத்தி சூப்பர் கேபாசிட்டர்களை பேட்டரிகளில் இணைக்க முடியும். முதல் வழக்கில், அதிகபட்ச அனுமதிக்கப்பட்ட மின்னழுத்தம் அதிகரிக்கிறது. இரண்டாவது வழக்கில் - திறன். இந்த வழியில் அதிகபட்ச அனுமதிக்கப்பட்ட மின்னழுத்தத்தை அதிகரிப்பது சிக்கலைத் தீர்ப்பதற்கான ஒரு வழியாகும், ஆனால் கொள்ளளவைக் குறைப்பதன் மூலம் நீங்கள் அதற்கு பணம் செலுத்த வேண்டும்.

சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் பரிமாணங்கள் இயற்கையாகவே அவற்றின் திறனைப் பொறுத்தது. 3000 F திறன் கொண்ட ஒரு பொதுவான சூப்பர் கேபாசிட்டர் என்பது சுமார் 5 செமீ விட்டம் மற்றும் 14 செமீ நீளம் கொண்ட சிலிண்டர் ஆகும்.10 எஃப் திறன் கொண்ட ஒரு சூப்பர் கேபாசிட்டர் மனித விரல் நகத்துடன் ஒப்பிடக்கூடிய பரிமாணங்களைக் கொண்டுள்ளது.

நல்ல சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் நூறாயிரக்கணக்கான சார்ஜ்-டிஸ்சார்ஜ் சுழற்சிகளைத் தாங்கும், இந்த அளவுருவில் பேட்டரிகள் சுமார் 100 மடங்கு அதிகமாகும். ஆனால், எலக்ட்ரோலைடிக் மின்தேக்கிகளைப் போலவே, சூப்பர் கேபாசிட்டர்களும் எலக்ட்ரோலைட்டின் படிப்படியான கசிவு காரணமாக வயதான பிரச்சனையை எதிர்கொள்கின்றன. இதுவரை, இந்த காரணத்திற்காக சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் தோல்வி குறித்த முழுமையான புள்ளிவிவரங்கள் எதுவும் குவிக்கப்படவில்லை, ஆனால் மறைமுக தரவுகளின்படி, சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் சேவை வாழ்க்கை தோராயமாக 15 ஆண்டுகளாக மதிப்பிடப்படலாம்.

திரட்டப்பட்ட ஆற்றல்

மின்தேக்கியில் சேமிக்கப்படும் ஆற்றலின் அளவு, ஜூல்களில் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது:

E = CU 2/2,
இதில் C என்பது ஃபாரட்களில் வெளிப்படுத்தப்படும் கொள்ளளவு, U என்பது வோல்ட்டுகளில் வெளிப்படுத்தப்படும் தட்டுகளின் மின்னழுத்தம்.

மின்தேக்கியில் சேமிக்கப்படும் ஆற்றல் அளவு, kWh இல் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது:

W = CU 2 /7200000

எனவே, 2.5 V தட்டுகளுக்கு இடையே மின்னழுத்தம் கொண்ட 3000 F திறன் கொண்ட ஒரு மின்தேக்கியானது 0.0026 kWh மட்டுமே சேமிக்கும் திறன் கொண்டது. உதாரணமாக, லித்தியம் அயன் பேட்டரியுடன் இது எவ்வாறு ஒப்பிடப்படுகிறது? நீங்கள் ஏற்றுக்கொண்டால் வெளியீடு மின்னழுத்தம்வெளியேற்றத்தின் அளவைப் பொருட்படுத்தாமல் 3.6 V க்கு சமமாக இருந்தால், 0.0026 kWh ஆற்றல் அளவு 0.72 Ah திறன் கொண்ட லித்தியம் அயன் பேட்டரியில் சேமிக்கப்படும். ஐயோ, மிகவும் சுமாரான முடிவு.

சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் பயன்பாடு

பேட்டரிகளுக்குப் பதிலாக சூப்பர் கேபாசிட்டர்களைப் பயன்படுத்துவது உண்மையான வித்தியாசத்தை ஏற்படுத்தும் அவசர விளக்கு அமைப்புகள். உண்மையில், இந்த பயன்பாடுதான் சீரற்ற வெளியேற்றத்தால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது. கூடுதலாக, அவசர விளக்கு விரைவாக சார்ஜ் செய்யப்படுவதும், அதில் பயன்படுத்தப்படும் காப்பு சக்தி மூலமானது அதிக நம்பகத்தன்மை கொண்டது என்பதும் விரும்பத்தக்கது. ஒரு சூப்பர் கேபாசிட்டர் அடிப்படையிலான காப்பு சக்தி மூலத்தை நேரடியாக ஒருங்கிணைக்க முடியும் LED விளக்கு T8. இத்தகைய விளக்குகள் ஏற்கனவே பல சீன நிறுவனங்களால் தயாரிக்கப்படுகின்றன.

இயங்கும் LED தரை விளக்கு
சோலார் பேனல்கள், ஆற்றல் சேமிப்பு
இதில் இது ஒரு சூப்பர் கேபாசிட்டரில் மேற்கொள்ளப்படுகிறது

ஏற்கனவே குறிப்பிட்டுள்ளபடி, சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் வளர்ச்சி பெரும்பாலும் மாற்று எரிசக்தி ஆதாரங்களில் ஆர்வம் காரணமாகும். ஆனாலும் நடைமுறை பயன்பாடுஇதுவரை சூரியனில் இருந்து ஆற்றலைப் பெறும் LED விளக்குகள் மட்டுமே.

மின் சாதனங்களைத் தொடங்க சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் பயன்பாடு தீவிரமாக வளர்ந்து வருகிறது.

சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் குறுகிய காலத்தில் அதிக அளவு ஆற்றலை வழங்கும் திறன் கொண்டவை. ஒரு சூப்பர் கேபாசிட்டரில் இருந்து தொடக்கத்தில் மின் உபகரணங்களை இயக்குவதன் மூலம், மின் கட்டத்தின் உச்ச சுமைகளைக் குறைக்கலாம், இறுதியில், இன்ரஷ் கரண்ட் மார்ஜினைக் குறைக்கலாம், இது பெரும் செலவுச் சேமிப்பை அடையும்.

பல சூப்பர் கேபாசிட்டர்களை ஒரு பேட்டரியில் இணைப்பதன் மூலம், மின்சார வாகனங்களில் பயன்படுத்தப்படும் பேட்டரிகளுடன் ஒப்பிடக்கூடிய திறனை நாம் அடையலாம். ஆனால் இந்த பேட்டரி பேட்டரியை விட பல மடங்கு எடையுடன் இருக்கும், இது வாகனங்களுக்கு ஏற்றுக்கொள்ள முடியாதது. கிராபெனின் அடிப்படையிலான சூப்பர் கேபாசிட்டர்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் சிக்கலைத் தீர்க்க முடியும், ஆனால் அவை தற்போது முன்மாதிரிகளாக மட்டுமே உள்ளன. இருப்பினும், பிரபலமான யோ-மொபைலின் நம்பிக்கைக்குரிய பதிப்பு, மின்சாரத்தால் மட்டுமே இயக்கப்படுகிறது, ரஷ்ய விஞ்ஞானிகளால் உருவாக்கப்பட்ட புதிய தலைமுறை சூப்பர் கேபாசிட்டர்களை ஒரு சக்தி மூலமாகப் பயன்படுத்தும்.

சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் வழக்கமான பெட்ரோல் அல்லது டீசல் வாகனங்களில் பேட்டரிகளை மாற்றுவதற்கும் பயனளிக்கும் - அத்தகைய வாகனங்களில் அவற்றின் பயன்பாடு ஏற்கனவே ஒரு உண்மை.

இதற்கிடையில், சூப்பர் கேபாசிட்டர்களை அறிமுகப்படுத்துவதற்கான செயல்படுத்தப்பட்ட திட்டங்களில் மிகவும் வெற்றிகரமானது, சமீபத்தில் மாஸ்கோவின் தெருக்களில் தோன்றிய புதிய ரஷ்ய தயாரிக்கப்பட்ட டிராலிபஸ்கள் என்று கருதலாம். தொடர்பு நெட்வொர்க்கிற்கு மின்னழுத்தம் வழங்குவது தடைபடும் போது அல்லது தற்போதைய சேகரிப்பாளர்கள் "பறக்க" போது, டிராலிபஸ் குறைந்த வேகத்தில் (சுமார் 15 கிமீ / மணி) பல நூறு மீட்டர்கள் போக்குவரத்தில் தலையிடாத இடத்திற்கு செல்ல முடியும். சாலையில். இத்தகைய சூழ்ச்சிகளுக்கான ஆற்றல் மூலமானது சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் பேட்டரி ஆகும்.

பொதுவாக, இப்போதைக்கு சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் சில குறிப்பிட்ட "நிச்களில்" மட்டுமே பேட்டரிகளை இடமாற்றம் செய்ய முடியும். ஆனால் தொழில்நுட்பம் வேகமாக வளர்ந்து வருகிறது, இது எதிர்காலத்தில் சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் பயன்பாட்டின் நோக்கம் கணிசமாக விரிவடையும் என்று எதிர்பார்க்க அனுமதிக்கிறது.

ஒரு சூப்பர் கேபாசிட்டர் அல்லது அயனிஸ்டர் என்பது ஆற்றல் வெகுஜனங்களை சேமிப்பதற்கான ஒரு சாதனம்; மின்முனைக்கும் எலக்ட்ரோலைட்டுக்கும் இடையிலான எல்லையில் சார்ஜ் குவிப்பு ஏற்படுகிறது. பயனுள்ள ஆற்றல் அளவு நிலையான வகை கட்டணமாக சேமிக்கப்படுகிறது. ஒட்டுமொத்த செயல்முறை தொடர்புக்கு வருகிறது நிலையான மின்னழுத்தம், அயனிஸ்டர் அதன் தட்டுகளில் சாத்தியமான வேறுபாட்டைப் பெறும்போது. தொழில்நுட்ப செயலாக்கம், அதே போல் அத்தகைய சாதனங்களை உருவாக்கும் யோசனையும் ஒப்பீட்டளவில் சமீபத்தில் தோன்றியது, ஆனால் அவை ஒரு குறிப்பிட்ட எண்ணிக்கையிலான சிக்கல்களைத் தீர்க்க சோதனைப் பயன்பாட்டைப் பெற முடிந்தது. கடிகாரங்கள், கால்குலேட்டர்கள் மற்றும் பல்வேறு மைக்ரோ சர்க்யூட்களில் காப்புப்பிரதி அல்லது மின்சாரம் வழங்குவதற்கான முக்கிய வழிமுறையாக, இரசாயன தோற்றத்தின் தற்போதைய ஆதாரங்களை இந்த பகுதி மாற்றலாம்.

ஒரு மின்தேக்கியின் அடிப்படை வடிவமைப்பு ஒரு தட்டு கொண்டது, அதற்கான பொருள் படலம், உலர்ந்த பிரிக்கும் பொருளால் பிரிக்கப்பட்டுள்ளது. அயனிஸ்டர் ஒரு மின்வேதியியல் வகை சார்ஜர் கொண்ட பல மின்தேக்கிகளைக் கொண்டுள்ளது. அதன் உற்பத்திக்கு சிறப்பு எலக்ட்ரோலைட்டுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. உறைகள் பல வகைகளாக இருக்கலாம். செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பன் பெரிய அளவிலான லைனிங் உற்பத்திக்கு பயன்படுத்தப்படுகிறது. உலோக ஆக்சைடுகள் மற்றும் அதிக கடத்துத்திறன் கொண்ட பாலிமர் பொருட்களையும் பயன்படுத்தலாம். தேவையான கொள்ளளவு அடர்த்தியை அடைய, அதிக நுண்ணிய கார்பன் பொருட்களைப் பயன்படுத்த பரிந்துரைக்கப்படுகிறது. கூடுதலாக, இந்த அணுகுமுறை குறைந்த செலவில் ஒரு அயனிஸ்டரை உருவாக்க உங்களை அனுமதிக்கிறது. இத்தகைய பாகங்கள் டிஎல்சி மின்தேக்கிகளின் வகையைச் சேர்ந்தவை, அவை தட்டில் உருவாக்கப்பட்ட இரட்டை பெட்டியில் கட்டணம் குவிக்கின்றன.

வடிவமைப்பு தீர்வு, அயனிஸ்டர் ஒரு நீர் எலக்ட்ரோலைட் தளத்துடன் இணைந்தால், உள் உறுப்புகளின் குறைந்த எதிர்ப்பால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் சார்ஜ் மின்னழுத்தம் 1 V க்கு மட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. கரிம கடத்திகளின் பயன்பாடு சுமார் 2...3 மின்னழுத்த அளவை உத்தரவாதம் செய்கிறது. வி மற்றும் அதிகரித்த எதிர்ப்பு.

எலக்ட்ரானிக் சர்க்யூட்கள் அதிக ஆற்றல் தேவைகளுடன் இயங்குகின்றன. பயன்படுத்தப்படும் சக்தி புள்ளிகளின் எண்ணிக்கையை அதிகரிப்பதே இந்த சிக்கலுக்கு தீர்வாகும். அயனிஸ்டர் ஒன்று மட்டும் நிறுவப்படவில்லை, ஆனால் 3-4 துண்டுகளின் அளவு, தேவையான அளவு கட்டணத்தை அளிக்கிறது.

நிக்கல்-மெட்டல் ஹைட்ரைடு பேட்டரியுடன் ஒப்பிடும்போது, அயனிஸ்டர் ஆற்றல் இருப்பில் பத்தில் ஒரு பங்கைக் கொண்டிருக்கும் திறன் கொண்டது, அதே சமயம் அதன் மின்னழுத்தம் பிளானர் டிஸ்சார்ஜ் மண்டலங்களைத் தவிர்த்து நேர்கோட்டில் குறைகிறது. இந்த காரணிகள் அயனிஸ்டரில் முழுமையாக சார்ஜ் தக்கவைக்கும் திறனை பாதிக்கிறது. கட்டண நிலை நேரடியாக உறுப்புகளின் தொழில்நுட்ப நோக்கத்தைப் பொறுத்தது.

பெரும்பாலும், ஒரு அயனிஸ்டர் நினைவக சில்லுகளை ஆற்றுவதற்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது மற்றும் வடிகட்டி சுற்றுகள் மற்றும் மென்மையான வடிகட்டிகளில் சேர்க்கப்பட்டுள்ளது. மின்னோட்டத்தின் திடீர் அலைகளின் விளைவுகளை எதிர்த்துப் போராடுவதற்கு அவை பல்வேறு வகையான பேட்டரிகளுடன் இணைக்கப்படலாம்: குறைந்த மின்னோட்டம் வழங்கப்படும் போது, அயனிஸ்டர் ரீசார்ஜ் செய்யப்படுகிறது, இல்லையெனில் அது ஆற்றலின் ஒரு பகுதியை வெளியிடுகிறது, இதனால் ஒட்டுமொத்த சுமை குறைகிறது.

எலோன் மஸ்க் தயாரிப்பதற்காக "பேட்டரி ஜிகாஃபேக்டரி"யை நிர்மாணித்ததைச் சுற்றியுள்ள பரபரப்பு லித்தியம் அயன் பேட்டரிகள்"பில்லியனர் புரட்சியாளரின்" திட்டங்களை கணிசமாக சரிசெய்யக்கூடிய ஒரு நிகழ்வைப் பற்றிய செய்தி தோன்றியபோது இன்னும் குறையவில்லை.
இது நிறுவனத்தின் சமீபத்திய செய்திக்குறிப்பு. சன்வால்ட் எனர்ஜி இன்க்., இது ஒன்றாக எடிசன் பவர் நிறுவனம் 10 ஆயிரம் (!) ஃபராட்ஸ் திறன் கொண்ட உலகின் மிகப்பெரிய கிராபெனின் சூப்பர் கேபாசிட்டரை உருவாக்க முடிந்தது.
இந்த எண்ணிக்கை மிகவும் தனித்துவமானது, இது உள்நாட்டு நிபுணர்களிடையே சந்தேகத்தை எழுப்புகிறது - மின் பொறியியலில் 20 மைக்ரோஃபாரட்கள் (அதாவது 0.02 மில்லிஃபராட்ஸ்) கூட, இது நிறைய உள்ளது. எவ்வாறாயினும், சன்வால்ட் எனர்ஜியின் இயக்குனர் பில் ரிச்சர்ட்சன், நியூ மெக்சிகோவின் முன்னாள் ஆளுநரும் முன்னாள் அமெரிக்க எரிசக்தி செயலாளருமானவர் என்பதில் சந்தேகமில்லை. பில் ரிச்சர்ட்சன் நன்கு அறியப்பட்ட மற்றும் மரியாதைக்குரிய மனிதர்: அவர் ஐ.நா.வுக்கான அமெரிக்க தூதராக பணியாற்றினார், கிஸ்ஸிங்கர் மற்றும் மெக்லார்டி சிந்தனைக் குழுவில் பல ஆண்டுகள் பணியாற்றினார், மேலும் போராளிகளால் கைப்பற்றப்பட்ட அமெரிக்கர்களை விடுவிப்பதில் அவர் பெற்ற வெற்றிகளுக்காக நோபல் பரிசுக்கு பரிந்துரைக்கப்பட்டார். பல்வேறு "ஹாட் ஸ்பாட்களில்" அமைதி. 2008 இல், அவர் அமெரிக்காவின் ஜனாதிபதி பதவிக்கான ஜனநாயகக் கட்சி வேட்பாளர்களில் ஒருவராக இருந்தார், ஆனால் பராக் ஒபாமாவிடம் தோல்வியடைந்தார்.

இன்று, சன்வால்ட் வேகமாக வளர்ந்து வருகிறது, எடிசன் பவர் நிறுவனத்துடன் சூப்பர்சன்வால்ட் என்ற கூட்டு முயற்சியை உருவாக்கியது, மேலும் புதிய நிறுவனத்தின் இயக்குநர்கள் குழுவில் விஞ்ஞானிகள் மட்டுமல்ல (இயக்குனர்களில் ஒருவர் உயிர்வேதியியல் நிபுணர், மற்றொருவர் ஆர்வமுள்ள புற்றுநோயியல் நிபுணர்), ஆனால் நல்ல வணிக புத்திசாலித்தனம் கொண்ட பிரபலமானவர்கள். கடந்த இரண்டு மாதங்களில், நிறுவனம் அதன் சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் திறனை பத்து மடங்கு அதிகரித்துள்ளது என்பதை நான் கவனிக்கிறேன் - ஆயிரத்தில் இருந்து 10,000 ஃபாரட்கள் வரை, மேலும் மின்தேக்கியில் திரட்டப்பட்ட ஆற்றல் ஒரு முழு வீட்டையும் ஆற்றுவதற்கு போதுமானதாக இருக்கும் என்று உறுதியளிக்கிறது. அதாவது, சன்வால்ட் எலோன் மஸ்க்கின் நேரடிப் போட்டியாளராகச் செயல்படத் தயாராக உள்ளது, அவர் சுமார் 10 kWh திறன் கொண்ட பவர்வால்-வகை சூப்பர் பேட்டரிகளைத் தயாரிக்கத் திட்டமிட்டுள்ளார்.

கிராபென் தொழில்நுட்பத்தின் நன்மைகள் மற்றும் ஜிகாஃபாக்டரியின் முடிவு.

மின்தேக்கிகள் மற்றும் பேட்டரிகளுக்கு இடையிலான முக்கிய வேறுபாட்டை இங்கே நாம் நினைவுபடுத்த வேண்டும் - முந்தையது விரைவாக சார்ஜ் செய்து வெளியேற்றினால், ஆனால் சிறிய ஆற்றலைக் குவித்தால், பேட்டரிகள் - மாறாக. குறிப்பு கிராபெனின் சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் முக்கிய நன்மைகள்வி.

1. வேகமான சார்ஜிங் - மின்தேக்கிகள் பேட்டரிகளை விட தோராயமாக 100-1000 மடங்கு வேகமாக சார்ஜ் செய்கின்றன.

2. மலிவானது: வழக்கமான லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் 1 kWh திரட்டப்பட்ட ஆற்றலுக்கு சுமார் $500 செலவாகும் என்றால், ஒரு சூப்பர் கேபாசிட்டருக்கு $100 மட்டுமே செலவாகும், மேலும் ஆண்டின் இறுதியில் அதன் விலையை $40 ஆகக் குறைப்பதாக படைப்பாளிகள் உறுதியளிக்கின்றனர். அதன் கலவையைப் பொறுத்தவரை, இது சாதாரண கார்பன் - பூமியில் மிகவும் பொதுவான இரசாயன கூறுகளில் ஒன்றாகும்.

3. சுருக்கம் மற்றும் ஆற்றல் அடர்த்தி மற்றும். புதிய கிராபெனின் சூப்பர் கேபாசிட்டர் அதன் அற்புதமான திறனால் வியக்க வைக்கிறது, இது அறியப்பட்ட மாதிரிகளை சுமார் ஆயிரம் மடங்கு தாண்டியது, ஆனால் அதன் கச்சிதமான தன்மையையும் கொண்டுள்ளது - இது ஒரு சிறிய புத்தகத்தின் அளவு, அதாவது 1 ஃபராட் மின்தேக்கிகளை விட நூறு மடங்கு கச்சிதமானது. தற்போது உபயோகத்தில் உள்ளது.

4. பாதுகாப்பு மற்றும் சுற்றுச்சூழல் நட்பு. அவை பேட்டரிகளை விட மிகவும் பாதுகாப்பானவை, அவை வெப்பமடைகின்றன, அபாயகரமான இரசாயனங்கள் உள்ளன, சில சமயங்களில் வெடிக்கும். இது வேதியியல் செயலற்றது மற்றும் சுற்றுச்சூழலுக்கு தீங்கு விளைவிக்காது.

5. கிராபெனை உற்பத்தி செய்வதற்கான புதிய தொழில்நுட்பத்தின் எளிமை. மிகப்பெரிய பிரதேசங்கள் மற்றும் மூலதன முதலீடுகள், ஏராளமான தொழிலாளர்கள், நச்சு மற்றும் ஆபத்தான பொருட்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன தொழில்நுட்ப செயல்முறைலித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் புதிய தொழில்நுட்பத்தின் அற்புதமான எளிமைக்கு முற்றிலும் மாறாக உள்ளன. உண்மை என்னவென்றால், கிராபெனின் (அதாவது, மிக மெல்லிய, மோனாடோமிக் கார்பன் படம்) சன்வால்ட்டில் தயாரிக்கப்படுகிறது... ஒரு சாதாரண சிடி டிஸ்க்கைப் பயன்படுத்தி, அதில் ஒரு கிராஃபைட் இடைநீக்கத்தின் ஒரு பகுதி ஊற்றப்படுகிறது. வட்டு பின்னர் வழக்கமான டிவிடி டிரைவில் செருகப்பட்டு லேசர் மூலம் எரிக்கப்படுகிறது சிறப்பு திட்டம்- மற்றும் கிராபெனின் அடுக்கு தயாராக உள்ளது! இந்த கண்டுபிடிப்பு தற்செயலாக செய்யப்பட்டது என்று தெரிவிக்கப்படுகிறது - வேதியியலாளர் ரிச்சர்ட் கேனரின் ஆய்வகத்தில் பணிபுரிந்த மாணவர் மகேர் எல்-காடி. கிராபெனின் அடுக்கை உருவாக்க லைட்ஸ்கிரைப் மென்பொருளைப் பயன்படுத்தி வட்டை எரித்தார்.
மேலும், வால் ஸ்ட்ரீட் மாநாட்டில் சன்வால்ட் தலைமை நிர்வாக அதிகாரி கேரி மோனஹன் கூறியது போல், நிறுவனம் வேலை செய்கிறது கிராபெனின் ஆற்றல் சேமிப்பு சாதனங்களை 3D அச்சுப்பொறியில் வழக்கமான அச்சிடுவதன் மூலம் தயாரிக்க முடியும்- இது அவர்களின் உற்பத்தியை மலிவானதாக மட்டுமல்லாமல், நடைமுறையில் உலகளாவியதாகவும் மாற்றும். மலிவான சோலார் பேனல்களுடன் இணைந்து (இன்று அவற்றின் விலை W ஒன்றுக்கு $1.3 ஆகக் குறைந்துள்ளது), கிராபெனின் சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் மில்லியன் கணக்கான மக்களுக்கு மின்சாரம் வழங்கல் கட்டத்திலிருந்து முற்றிலும் துண்டிக்கப்படுவதன் மூலம் ஆற்றல் சுதந்திரத்தைப் பெறுவதற்கான வாய்ப்பை வழங்கும், இன்னும் அதிகமாக - மின்சாரம் வழங்குபவர்களாக மாறுவதற்கு. தங்களை மற்றும், "இயற்கை" ஏகபோகங்களை அழிப்பதன் மூலம்.
எனவே, எந்த சந்தேகமும் இல்லை: கிராபெனின் சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் ஆற்றல் சேமிப்பு துறையில் புரட்சிகர முன்னேற்றம் மற்றும் . எலோன் மஸ்க்கிற்கு இது ஒரு மோசமான செய்தி - நெவாடாவில் ஒரு ஆலையை நிர்மாணிக்க அவருக்கு சுமார் 5 பில்லியன் டாலர்கள் செலவாகும், அத்தகைய போட்டியாளர்கள் இல்லாமல் கூட திரும்பப் பெறுவது கடினம். நெவாடா ஆலையின் கட்டுமானப் பணிகள் ஏற்கனவே நடைபெற்றுக் கொண்டிருக்கும் வேளையில், மஸ்க் திட்டமிட்டுள்ள மற்ற மூன்றையும் முடிக்க வாய்ப்பில்லை என்று தெரிகிறது.

சந்தைக்கான அணுகல்? நாம் விரும்பியபடி விரைவில் இல்லை.

அத்தகைய தொழில்நுட்பத்தின் புரட்சிகர தன்மை வெளிப்படையானது. மற்றொரு விஷயம் தெளிவாக இல்லை - இது எப்போது சந்தைக்கு வரும்? ஏற்கனவே இன்று, எலோன் மஸ்கின் பருமனான மற்றும் விலையுயர்ந்த லித்தியம்-அயன் ஜிகாஃபாக்டரி திட்டம் தொழில்துறையின் டைனோசர் போல் தெரிகிறது. இருப்பினும், எவ்வளவு புரட்சிகரமான, அவசியமான மற்றும் சுற்றுச்சூழல் நட்பு புதிய தொழில்நுட்பம், ஓரிரு வருடங்களில் அவள் எங்களிடம் வருவாள் என்று அர்த்தமல்ல. மூலதன உலகம் நிதி அதிர்ச்சிகளைத் தவிர்க்க முடியாது, ஆனால் அது தொழில்நுட்பமானவற்றைத் தவிர்ப்பதில் மிகவும் வெற்றிகரமாக உள்ளது. IN இதே போன்ற வழக்குகள்பெரிய முதலீட்டாளர்களுக்கும் அரசியல் வீரர்களுக்கும் இடையே திரைக்குப் பின்னால் ஒப்பந்தங்கள் செயல்படத் தொடங்குகின்றன. சன்வால்ட் கனடாவில் அமைந்துள்ள ஒரு நிறுவனம் என்பதையும், இயக்குநர்கள் குழுவில் அமெரிக்காவின் அரசியல் உயரடுக்குடன் விரிவான தொடர்புகள் இருந்தாலும், அதன் பெட்ரோடாலர் மையத்தின் ஒரு பகுதியாக இல்லாதவர்களும் உள்ளனர் என்பதை நினைவில் கொள்வது மதிப்பு. அதற்கு எதிரான போராட்டம், வெளிப்படையாக அது ஏற்கனவே தொடங்கிவிட்டது.
நமக்கு மிக முக்கியமானது என்னவென்றால் வளர்ந்து வரும் ஆற்றல் தொழில்நுட்பங்களால் வழங்கப்படும் வாய்ப்புகள்: ஆற்றல் சுதந்திரம் நாட்டிற்காகவும், எதிர்காலத்தில் - அதன் குடிமக்கள் ஒவ்வொருவருக்கும். நிச்சயமாக, கிராபெனின் சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் ஒரு "கலப்பின", இடைநிலை தொழில்நுட்பம் ஆகும்; இது ஆற்றலை நேரடியாக உருவாக்க அனுமதிக்காது. காந்த ஈர்ப்பு தொழில்நுட்பங்கள், இது விஞ்ஞான முன்னுதாரணத்தையும் முழு உலகத்தின் தோற்றத்தையும் முற்றிலும் மாற்றுவதாக உறுதியளிக்கிறது. இறுதியாக உள்ளது புரட்சிகர நிதி தொழில்நுட்பங்கள், இவை உண்மையில் உலகளாவிய பெட்ரோடாலர் மாஃபியாவால் தடைசெய்யப்பட்டுள்ளன. இருப்பினும், இது மிகவும் ஈர்க்கக்கூடிய திருப்புமுனையாகும், இது மிகவும் சுவாரஸ்யமானது, ஏனெனில் இது அமெரிக்காவில் "பெட்ரோடால்லர் மிருகத்தின் குகையில்" நடக்கிறது.
ஆறு மாதங்களுக்கு முன்பு நான் குளிர் இணைவு தொழில்நுட்பத்தில் இத்தாலியர்களின் வெற்றிகளைப் பற்றி எழுதினேன், ஆனால் இந்த நேரத்தில் அமெரிக்க நிறுவனமான SolarTrends இன் ஈர்க்கக்கூடிய LENR தொழில்நுட்பத்தைப் பற்றியும், ஜெர்மன் கயா-ரோஷ்ஷின் முன்னேற்றம் பற்றியும், இப்போது உண்மையானதைப் பற்றியும் கற்றுக்கொண்டோம். கிராபெனின் சேமிப்பு சாதனங்களின் புரட்சிகரமான தொழில்நுட்பம். இந்த சிறு பட்டியல் கூட பிரச்சனை என்னவென்றால், எரிவாயு மற்றும் மின்சாரத்திற்கான கட்டணத்தை குறைக்கும் திறன் நமது அல்லது வேறு எந்த அரசாங்கத்திற்கும் இல்லை, மேலும் கட்டணங்களின் வெளிப்படையான கணக்கீட்டில் கூட இல்லை.
பில் செலுத்துபவர்களின் அறியாமையும், அதை வெளியிடுபவர்களின் எதையும் மாற்றத் தயங்குவதுமே தீமையின் வேர். . சாதாரண மக்களுக்கு மட்டுமே ஆற்றல் மின்சாரம். உண்மையில், சுயத்தின் ஆற்றல் சக்தி.

சூப்பர் கேபாசிட்டர்களை உருவாக்கும் துறையில் ஆஸ்திரேலிய விஞ்ஞானிகளால் செய்யப்பட்ட தொழில்நுட்ப முன்னேற்றம் குறித்து அறிவியல் வெளியீடு அறிவியல் தெரிவித்துள்ளது.

மெல்போர்னில் அமைந்துள்ள மோனாஷ் பல்கலைக்கழகத்தின் ஊழியர்கள், கிராபெனிலிருந்து தயாரிக்கப்பட்ட சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் உற்பத்தி தொழில்நுட்பத்தை மாற்ற முடிந்தது, இதன் விளைவாக வரும் தயாரிப்புகள் முன்பு இருந்த ஒப்புமைகளை விட வணிக ரீதியாக மிகவும் கவர்ச்சிகரமானதாக இருக்கும்.

வல்லுநர்கள் கிராபெனின் அடிப்படையிலான சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் மாயாஜால குணங்களைப் பற்றி நீண்ட காலமாகப் பேசி வருகின்றனர், மேலும் ஆய்வக சோதனைகள் வழக்கமானவற்றை விட சிறந்தவை என்ற உண்மையை ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட முறை உறுதியாக நிரூபித்துள்ளன. "சூப்பர்" என்ற முன்னொட்டைக் கொண்ட இத்தகைய மின்தேக்கிகள் நவீன மின்னணுவியல், ஆட்டோமொபைல் நிறுவனங்கள் மற்றும் மாற்று மின்சார ஆதாரங்களை உருவாக்குபவர்களால் கூட எதிர்பார்க்கப்படுகின்றன.

மிக நீண்ட வாழ்க்கைச் சுழற்சி, அத்துடன் மிகக் குறுகிய காலத்தில் சார்ஜ் செய்யும் சூப்பர் கேபாசிட்டரின் திறனும், வடிவமைப்பாளர்கள் தங்கள் உதவியுடன் சிக்கலான வடிவமைப்பு சிக்கல்களைத் தீர்க்க அனுமதிக்கிறது. வெவ்வேறு சாதனங்கள். ஆனால் அதுவரை, கிராபெனின் மின்தேக்கிகளின் வெற்றிகரமான அணிவகுப்பு அவற்றின் குறைந்த குறிப்பிட்ட ஆற்றலால் தடுக்கப்பட்டது. சராசரியாக, ஒரு அயனிஸ்டர் அல்லது சூப்பர் கேபாசிட்டர் 5-8 Wh/kg வரிசையின் ஒரு குறிப்பிட்ட ஆற்றல் குறிகாட்டியைக் கொண்டிருந்தது, இது விரைவான வெளியேற்றத்தின் பின்னணிக்கு எதிராக, கிராபெனின் தயாரிப்பை அடிக்கடி ரீசார்ஜ் செய்ய வேண்டியதன் அவசியத்தைச் சார்ந்தது.

பேராசிரியர் டான் லீ தலைமையிலான மெல்போர்னில் இருந்து பொருட்கள் உற்பத்தி ஆராய்ச்சி துறையின் ஆஸ்திரேலிய ஊழியர்கள், கிராபெனின் மின்தேக்கியின் குறிப்பிட்ட ஆற்றல் அடர்த்தியை 12 மடங்கு அதிகரிக்க முடிந்தது. இப்போது புதிய மின்தேக்கிக்கான இந்த எண்ணிக்கை 60 W * h / kg ஆகும், இது ஏற்கனவே இந்த பகுதியில் ஒரு தொழில்நுட்ப புரட்சியைப் பற்றி பேச ஒரு காரணம். கிராபெனின் சூப்பர் கேபாசிட்டரின் வேகமான வெளியேற்றத்தின் சிக்கலை கண்டுபிடிப்பாளர்கள் சமாளிக்க முடிந்தது, இது ஒரு நிலையான பேட்டரியை விட மெதுவாக வெளியேற்றப்படுவதை உறுதிசெய்தது.

ஒரு தொழில்நுட்ப கண்டுபிடிப்பு விஞ்ஞானிகள் அத்தகைய ஈர்க்கக்கூடிய முடிவை அடைய உதவியது: அவர்கள் ஒரு தகவமைப்பு கிராபெனின்-ஜெல் படத்தை எடுத்து அதிலிருந்து மிகச் சிறிய மின்முனையை உருவாக்கினர். கண்டுபிடிப்பாளர்கள் கிராபெனின் தாள்களுக்கு இடையே உள்ள இடத்தை திரவ எலக்ட்ரோலைட்டால் நிரப்பினர், இதனால் அவற்றுக்கிடையே ஒரு துணை நானோமீட்டர் தூரம் உருவாக்கப்பட்டது. இந்த எலக்ட்ரோலைட் வழக்கமான மின்தேக்கிகளிலும் உள்ளது, இது மின்சாரத்தின் கடத்தியாக செயல்படுகிறது. இங்கே அது ஒரு நடத்துனர் மட்டுமல்ல, கிராபெனின் தாள்களை ஒருவருக்கொருவர் தொடர்புகொள்வதற்கு ஒரு தடையாகவும் மாறியது. இந்த நடவடிக்கைதான் எங்களை மேலும் சாதிக்க அனுமதித்தது அதிக அடர்த்தியானநுண்துளை கட்டமைப்பை பராமரிக்கும் போது மின்தேக்கி.

நாம் அனைவரும் நன்கு அறிந்த காகித உற்பத்தியாளர்களுக்கு நன்கு தெரிந்த தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி சிறிய மின்முனை உருவாக்கப்பட்டது. இந்த முறைஇது மிகவும் மலிவானது மற்றும் எளிமையானது, இது புதிய சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் வணிக உற்பத்தியின் சாத்தியக்கூறு குறித்து நம்பிக்கையுடன் இருக்க அனுமதிக்கிறது.

மனிதகுலம் முற்றிலும் புதிய வளர்ச்சிக்கான ஊக்கத்தைப் பெற்றுள்ளது என்பதை உலகிற்கு உறுதியளிக்க பத்திரிகையாளர்கள் விரைந்தனர் மின்னணு சாதனங்கள். கண்டுபிடிப்பாளர்களே, பேராசிரியர் லீயின் வாயிலாக, கிராபெனின் சூப்பர் கேபாசிட்டருக்கு ஆய்வகத்திலிருந்து தொழிற்சாலைக்கு செல்லும் பாதையை மிக விரைவாக மறைக்க உதவுவதாக உறுதியளித்தனர்.

விரும்பியோ விரும்பாமலோ, மின்சார கார்களின் சகாப்தம் படிப்படியாக நெருங்கி வருகிறது. தற்போது, ஒரே ஒரு தொழில்நுட்பம் மட்டுமே மின்சார வாகனங்கள், மின்சார ஆற்றல் சேமிப்பு தொழில்நுட்பம் போன்றவற்றால் சந்தையின் முன்னேற்றத்தையும் கையகப்படுத்துதலையும் தடுத்து நிறுத்துகிறது. இந்த திசையில் விஞ்ஞானிகளின் அனைத்து சாதனைகள் இருந்தபோதிலும், பெரும்பாலான எலக்ட்ரிக் மற்றும் ஹைப்ரிட் கார்கள் அவற்றின் வடிவமைப்பில் லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளைக் கொண்டுள்ளன, அவை நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை பக்கங்களைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் ஒரு குறுகிய தூரத்திற்கு ஒரு சார்ஜில் மட்டுமே வாகன மைலேஜை வழங்க முடியும். நகர எல்லையில் பயணம். உலகின் அனைத்து முன்னணி வாகன உற்பத்தியாளர்களும் இந்த சிக்கலைப் புரிந்துகொண்டு மின்சார வாகனங்களின் செயல்திறனை அதிகரிப்பதற்கான வழிகளைத் தேடுகின்றனர், இது ஒரு முறை சார்ஜ் செய்தால் ஓட்டும் வரம்பை அதிகரிக்கும். பேட்டரிகள்.

மின்சார கார்களின் செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்கான வழிகளில் ஒன்று, கார் பிரேக் செய்யும் போது மற்றும் கார் சீரற்ற சாலைப் பரப்புகளில் நகரும் போது வெப்பமாக மாறும் ஆற்றலைச் சேகரித்து மீண்டும் பயன்படுத்துவதாகும். அத்தகைய ஆற்றலைத் திரும்பப் பெறுவதற்கான முறைகள் ஏற்கனவே உருவாக்கப்பட்டுள்ளன, ஆனால் பேட்டரிகளின் குறைந்த இயக்க வேகம் காரணமாக அதன் சேகரிப்பு மற்றும் மறுபயன்பாட்டின் செயல்திறன் மிகவும் குறைவாக உள்ளது. பிரேக்கிங் நேரம் பொதுவாக வினாடிகளில் அளவிடப்படுகிறது, இது சார்ஜ் செய்ய மணிநேரம் எடுக்கும் பேட்டரிகளுக்கு மிக வேகமாக இருக்கும். எனவே, "வேகமான" ஆற்றலைக் குவிக்க, பிற அணுகுமுறைகள் மற்றும் சேமிப்பக சாதனங்கள் தேவைப்படுகின்றன, இதன் பங்கு பெரும்பாலும் மின்தேக்கிகளாக இருக்கும். பெரிய திறன், சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன.

துரதிர்ஷ்டவசமாக, சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் இன்னும் பெரிய பாதையைத் தாக்கத் தயாராக இல்லை; அவை விரைவாக சார்ஜ் செய்து வெளியேற்ற முடியும் என்ற உண்மை இருந்தபோதிலும், அவற்றின் திறன் இன்னும் ஒப்பீட்டளவில் குறைவாகவே உள்ளது. கூடுதலாக, சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் நம்பகத்தன்மையும் விரும்பத்தக்கதாக உள்ளது; மீண்டும் மீண்டும் சார்ஜ்-டிஸ்சார்ஜ் சுழற்சிகளின் விளைவாக சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் மின்முனைகளில் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்கள் தொடர்ந்து அழிக்கப்படுகின்றன. ஒரு மின்சார காரின் முழு ஆயுளிலும், சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் இயக்க சுழற்சிகளின் எண்ணிக்கை பல மில்லியன் மடங்குகளாக இருக்க வேண்டும் என்ற உண்மையை இது ஏற்றுக்கொள்ள முடியாது.

சாந்தகுமார் கண்ணப்பன் மற்றும் கொரியாவின் குவாங்ஜூவில் உள்ள இன்ஸ்டிடியூட் ஆஃப் சயின்ஸ் அண்ட் டெக்னாலஜியைச் சேர்ந்த அவரது சகாக்கள் குழு, மேற்கூறிய பிரச்சினைக்கு ஒரு தீர்வைக் கொண்டுள்ளது, இதன் அடிப்படையானது நம் காலத்தின் மிக அற்புதமான பொருட்களில் ஒன்றாகும் - கிராபென். கொரிய ஆராய்ச்சியாளர்கள் மிகவும் திறமையான கிராபெனின் அடிப்படையிலான சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் முன்மாதிரிகளை உருவாக்கி தயாரித்துள்ளனர், இவற்றின் கொள்ளளவு அளவுருக்கள் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளை விட தாழ்ந்தவை அல்ல, ஆனால் அவை அவற்றின் மின் கட்டணத்தை மிக விரைவாக குவித்து வெளியிடும் திறன் கொண்டவை. கூடுதலாக, கிராபெனின் சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் முன்மாதிரிகள் கூட பல பல்லாயிரக்கணக்கான இயக்க சுழற்சிகளை அவற்றின் பண்புகளை இழக்காமல் தாங்கும்.
இத்தகைய ஈர்க்கக்கூடிய முடிவுகளை அடைவதற்கான தந்திரம் கிராபெனின் ஒரு சிறப்பு வடிவத்தைப் பெறுவதாகும், இது ஒரு பெரிய பயனுள்ள மேற்பரப்பு பகுதியைக் கொண்டுள்ளது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் கிராபெனின் ஆக்சைடு துகள்களை தண்ணீரில் ஹைட்ராசைனுடன் கலந்து அல்ட்ராசவுண்ட் மூலம் நசுக்குவதன் மூலம் கிராபெனின் இந்த வடிவத்தை உருவாக்கினர். இதன் விளைவாக கிராபெனின் தூள் வட்டு வடிவ உருண்டைகளாக தொகுக்கப்பட்டு 140 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையிலும் 300 கிலோ/செமீ அழுத்தத்திலும் ஐந்து மணி நேரம் உலர்த்தப்பட்டது.

இதன் விளைவாக வரும் பொருள் மிகவும் நுண்ணியதாக மாறியது; அத்தகைய கிராபெனின் ஒரு கிராம் ஒரு கூடைப்பந்து மைதானத்தின் பரப்பளவிற்கு சமமான பயனுள்ள பகுதியைக் கொண்டுள்ளது. கூடுதலாக, இந்த பொருளின் நுண்ணிய தன்மையானது, அயனி மின்னாற்பகுப்பு திரவமான EBIMF 1 M ஆனது பொருளின் முழு அளவையும் முழுமையாக நிரப்ப அனுமதிக்கிறது, இது சூப்பர் கேபாசிட்டரின் மின் திறன் அதிகரிப்பதற்கு வழிவகுக்கிறது.

சோதனை சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் குணாதிசயங்களின் அளவீடுகள், அவற்றின் மின் திறன் ஒரு கிராமுக்கு சுமார் 150 ஃபாரட்கள், ஆற்றல் சேமிப்பு அடர்த்தி ஒரு கிலோவுக்கு 64 வாட்ஸ் மற்றும் அடர்த்தி மின்சாரம்ஒரு கிராமுக்கு 5 ஆம்பியர்களுக்கு சமம். இந்த குணாதிசயங்கள் அனைத்தும் லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளுடன் ஒப்பிடத்தக்கவை, அதன் ஆற்றல் சேமிப்பு அடர்த்தி ஒரு கிலோகிராமுக்கு 100 முதல் 200 வாட்ஸ் வரை இருக்கும். ஆனால் இந்த சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் ஒரு பெரிய நன்மையைக் கொண்டுள்ளன: அவை 16 வினாடிகளில் சேமிக்கப்பட்ட அனைத்து சார்ஜையும் முழுமையாக சார்ஜ் செய்யலாம் அல்லது வெளியிடலாம். இந்த நேரம் இன்றுவரை வேகமாக சார்ஜ்-டிஸ்சார்ஜ் நேரமாகும்.

இந்த ஈர்க்கக்கூடிய பண்புகள் மற்றும் கிராபெனின் சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் எளிய உற்பத்தி தொழில்நுட்பம், ஆராய்ச்சியாளர்களின் கூற்றை நியாயப்படுத்தலாம், அவர்கள் "கிராபெனின் சூப்பர் கேபாசிட்டர் ஆற்றல் சேமிப்பு சாதனங்கள் இப்போது வெகுஜன உற்பத்திக்கு தயாராக உள்ளன மற்றும் வரும் தலைமுறை மின்சார கார்களில் தோன்றக்கூடும். ”

ரைஸ் பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த விஞ்ஞானிகள் குழு, சூப்பர் கேபாசிட்டர் மின்முனைகளை உருவாக்க லேசரைப் பயன்படுத்தி கிராபெனை உருவாக்க அவர்கள் உருவாக்கிய முறையைத் தழுவினர்.

அதன் கண்டுபிடிப்பிலிருந்து, கிராபெனின், கார்பனின் ஒரு வடிவம், படிக செல்மோனாடோமிக் தடிமன் கொண்டது, மற்றவற்றுடன், சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள், அதிக கொள்ளளவு கொண்ட மின்தேக்கிகள் மற்றும் குறைந்த கசிவு நீரோட்டங்களில் பயன்படுத்தப்படும் செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பன் மின்முனைகளுக்கு மாற்றாக கருதப்பட்டது. ஆனால் மைக்ரோபோரஸ் ஆக்டிவேட்டட் கார்பன் எலெக்ட்ரோடுகளை விட கிராபெனின் மின்முனைகள் சிறப்பாக வேலை செய்யாது என்று நேரமும் ஆராய்ச்சியும் காட்டுகின்றன, மேலும் இது உற்சாகம் குறைவதற்கும் பல ஆய்வுகளின் குறைப்புக்கும் காரணமாக அமைந்தது.

இருப்பினும், கிராபெனின் மின்முனைகள்நுண்துளை கார்பன் மின்முனைகளுடன் ஒப்பிடுகையில் சில மறுக்க முடியாத நன்மைகள் உள்ளன.

கிராபெனின் சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள்அதிக அதிர்வெண்களில் செயல்பட முடியும், மேலும் கிராபெனின் நெகிழ்வுத்தன்மை அதன் அடிப்படையில் மிக மெல்லிய மற்றும் நெகிழ்வான ஆற்றல் சேமிப்பு சாதனங்களை உருவாக்குவதை சாத்தியமாக்குகிறது, அவை அணியக்கூடிய மற்றும் நெகிழ்வான மின்னணுவியலில் பயன்படுத்த மிகவும் பொருத்தமானவை.

கிராபெனின் சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் மேற்கூறிய இரண்டு நன்மைகள் ரைஸ் பல்கலைக்கழக விஞ்ஞானிகள் குழுவால் மேலும் ஆராய்ச்சியைத் தூண்டியது. சூப்பர் கேபாசிட்டர் மின்முனைகளை உருவாக்க அவர்கள் உருவாக்கிய லேசர் உதவியுடனான கிராபெனின் உற்பத்தி முறையைத் தழுவினர்.

"எலக்ட்ரானிக்ஸ் சந்தையில் கிடைக்கும் மைக்ரோசூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் செயல்திறனுடன் ஒப்பிடத்தக்கது," என்று ஆராய்ச்சி குழுவை வழிநடத்திய விஞ்ஞானி ஜேம்ஸ் டூர் கூறுகிறார். போதுமான சிறிய பகுதியில் கிராபெனின் மின்முனைகளை பேக் செய்ய வேண்டியிருக்கும் போது, அவற்றை ஒரு தாள் போல மடிப்போம்.

கிராபெனின் மின்முனைகளை உற்பத்தி செய்ய, விஞ்ஞானிகள் பயன்படுத்தினர் லேசர் முறை (லேசர்-தூண்டப்பட்ட கிராபீம், எல்ஐஜி), இதில் சக்திவாய்ந்த லேசர் கற்றை ஒரு விலையுயர்ந்த பாலிமர் பொருளால் செய்யப்பட்ட இலக்கை இலக்காகக் கொண்டது.

லேசர் ஒளியின் அளவுருக்கள் கார்பன் தவிர பாலிமரில் இருந்து அனைத்து கூறுகளையும் எரிக்கும் வகையில் தேர்ந்தெடுக்கப்படுகின்றன, இது ஒரு நுண்ணிய கிராபெனின் படத்தின் வடிவத்தில் உருவாகிறது. இந்த நுண்ணிய கிராபெனின் போதுமான பெரிய பயனுள்ள பரப்பளவைக் கொண்டிருப்பதாகக் காட்டப்பட்டுள்ளது, இது சூப்பர் கேபாசிட்டர் மின்முனைகளுக்கு ஒரு சிறந்த பொருளாக அமைகிறது.

ரைஸ் யுனிவர்சிட்டி குழுவின் கண்டுபிடிப்புகளை மிகவும் அழுத்தமானதாக ஆக்குவது நுண்ணிய கிராபெனை எளிதாக உற்பத்தி செய்வதாகும்.

"கிராஃபீன் மின்முனைகளை உருவாக்குவது மிகவும் எளிது. இதற்கு சுத்தமான அறை தேவையில்லை மற்றும் செயல்முறை வழக்கமான தொழில்துறை ஒளிக்கதிர்களைப் பயன்படுத்துகிறது, இது தொழிற்சாலை பட்டறைகளிலும் கூட வெற்றிகரமாக வேலை செய்கிறது. வெளிப்புறங்களில்"என்கிறார் ஜேம்ஸ் டூர்.

உற்பத்தியின் எளிமைக்கு கூடுதலாக, கிராபெனின் சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் மிகவும் ஈர்க்கக்கூடிய பண்புகளைக் காட்டியுள்ளன. இந்த ஆற்றல் சேமிப்பு சாதனங்கள் மின் திறனை இழக்காமல் ஆயிரக்கணக்கான சார்ஜ்-டிஸ்சார்ஜ் சுழற்சிகளைத் தாங்கியுள்ளன. மேலும், நெகிழ்வான சூப்பர் கேபாசிட்டர் தொடர்ச்சியாக 8 ஆயிரம் முறை சிதைக்கப்பட்ட பிறகு, அத்தகைய சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் மின் கொள்ளளவு கிட்டத்தட்ட மாறாமல் இருந்தது.

"நாங்கள் உருவாக்கிய தொழில்நுட்பம் மெல்லிய மற்றும் நெகிழ்வான சூப்பர் கேபாசிட்டர்களை உருவாக்க முடியும் என்பதை நாங்கள் நிரூபித்துள்ளோம், அவை நெகிழ்வான எலக்ட்ரானிக்ஸ் அல்லது அணியக்கூடிய எலக்ட்ரானிக்களுக்கான சக்தி ஆதாரங்களின் கூறுகளாக மாறும், அவை நேரடியாக ஆடைகள் அல்லது அன்றாட பொருட்களில் கட்டமைக்கப்படலாம்" என்று ஜேம்ஸ் டூர் கூறினார்.

மின்தேக்கிகள் பேட்டரிகளால் மாற்றப்பட்டதற்கான காரணம், அவை சேமித்து வைக்கும் திறன் கொண்ட மின்சாரத்தின் குறிப்பிடத்தக்க அளவு காரணமாகும். மற்றொரு காரணம் என்னவென்றால், டிஸ்சார்ஜ் செய்யும் போது பேட்டரி வெளியீட்டில் உள்ள மின்னழுத்தம் மிகக் குறைவாகவே மாறுகிறது, இதனால் மின்னழுத்த நிலைப்படுத்தி தேவைப்படாது அல்லது மிகவும் எளிமையான வடிவமைப்பாக இருக்கலாம்.

மின்தேக்கிகள் மற்றும் பேட்டரிகளுக்கு இடையிலான முக்கிய வேறுபாடு என்னவென்றால், மின்தேக்கிகள் நேரடியாக மின் கட்டணத்தை சேமிக்கின்றன, அதே நேரத்தில் பேட்டரிகள் மின் ஆற்றலை இரசாயன ஆற்றலாக மாற்றி, சேமித்து, பின்னர் இரசாயன ஆற்றலை மீண்டும் மின் ஆற்றலாக மாற்றும்.

ஆற்றல் மாற்றங்களின் போது, அதன் ஒரு பகுதி இழக்கப்படுகிறது. எனவே, சிறந்த பேட்டரிகள் கூட 90% க்கும் அதிகமான செயல்திறனைக் கொண்டிருக்கவில்லை, அதே நேரத்தில் மின்தேக்கிகளுக்கு இது 99% ஐ எட்டும். இரசாயன எதிர்வினைகளின் தீவிரம் வெப்பநிலையைப் பொறுத்தது, எனவே பேட்டரிகள் அறை வெப்பநிலையை விட குளிர்ந்த காலநிலையில் குறிப்பிடத்தக்க வகையில் மோசமாக செயல்படுகின்றன. கூடுதலாக, பேட்டரிகளில் இரசாயன எதிர்வினைகள் முற்றிலும் மீளக்கூடியவை அல்ல. எனவே சிறிய எண்ணிக்கையிலான சார்ஜ்-டிஸ்சார்ஜ் சுழற்சிகள் (ஆயிரக்கணக்கான வரிசையில், பெரும்பாலும் பேட்டரி ஆயுள் சுமார் 1000 சார்ஜ்-டிஸ்சார்ஜ் சுழற்சிகள்), அத்துடன் "நினைவக விளைவு". "நினைவக விளைவு" என்பது பேட்டரி எப்போதும் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு திரட்டப்பட்ட ஆற்றலுக்கு டிஸ்சார்ஜ் செய்யப்பட வேண்டும் என்பதை நினைவில் கொள்வோம், பின்னர் அதன் திறன் அதிகபட்சமாக இருக்கும். டிஸ்சார்ஜ் செய்த பிறகு, அதிக ஆற்றல் அதில் இருந்தால், பேட்டரி திறன் படிப்படியாக குறையும். "நினைவக விளைவு" என்பது அமிலம் (அவற்றின் வகைகள் - ஜெல் மற்றும் ஏஜிஎம் உட்பட) தவிர வணிக ரீதியாக உற்பத்தி செய்யப்படும் அனைத்து வகையான பேட்டரிகளின் சிறப்பியல்பு ஆகும். லித்தியம்-அயன் மற்றும் லித்தியம்-பாலிமர் பேட்டரிகளில் இது இல்லை என்பது பொதுவாக ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்டாலும், உண்மையில் அவைகளும் அதைக் கொண்டுள்ளன, இது மற்ற வகைகளை விட குறைந்த அளவிற்கு தன்னை வெளிப்படுத்துகிறது. அமில பேட்டரிகளைப் பொறுத்தவரை, அவை தட்டு சல்பேஷனின் விளைவை வெளிப்படுத்துகின்றன, இது சக்தி மூலத்திற்கு மாற்ற முடியாத சேதத்தை ஏற்படுத்துகிறது. பேட்டரி நீண்ட நேரம் 50%க்கும் குறைவான சார்ஜ் நிலையில் இருப்பதும் ஒரு காரணம்.

மாற்று ஆற்றலைப் பொறுத்தவரை, "நினைவக விளைவு" மற்றும் தட்டு சல்பேஷன் ஆகியவை கடுமையான பிரச்சனைகள். சோலார் பேனல்கள் மற்றும் காற்றாலை விசையாழிகள் போன்ற மூலங்களிலிருந்து ஆற்றல் வழங்கல் கணிப்பது கடினம் என்பதே உண்மை. இதன் விளைவாக, பேட்டரிகளின் சார்ஜிங் மற்றும் டிஸ்சார்ஜிங் குழப்பமான முறையில், உகந்த முறையில் நிகழ்கிறது.

வாழ்க்கையின் நவீன தாளத்திற்கு, பேட்டரிகள் பல மணிநேரங்களுக்கு சார்ஜ் செய்யப்பட வேண்டும் என்பது முற்றிலும் ஏற்றுக்கொள்ள முடியாததாக மாறிவிடும். எடுத்துக்காட்டாக, மின்சார வாகனத்தில் நீண்ட தூரம் ஓட்டிச் செல்வதை நீங்கள் எப்படி கற்பனை செய்து பார்க்கிறீர்கள்? பேட்டரியின் சார்ஜிங் வேகம் அதில் நிகழும் இரசாயன செயல்முறைகளின் வேகத்தால் வரையறுக்கப்படுகிறது. நீங்கள் சார்ஜிங் நேரத்தை 1 மணிநேரமாக குறைக்கலாம், ஆனால் சில நிமிடங்களுக்கு அல்ல. அதே நேரத்தில், மின்தேக்கியின் சார்ஜிங் வீதம் சார்ஜரால் வழங்கப்படும் அதிகபட்ச மின்னோட்டத்தால் மட்டுமே வரையறுக்கப்படுகிறது.

பேட்டரிகளின் பட்டியலிடப்பட்ட தீமைகள் அதற்கு பதிலாக மின்தேக்கிகளைப் பயன்படுத்துவதை அவசரப்படுத்தியுள்ளன.

மின் இரட்டை அடுக்கைப் பயன்படுத்துதல்

பல தசாப்தங்களாக, மின்னாற்பகுப்பு மின்தேக்கிகள் அதிக திறன் கொண்டவை. அவற்றில், தட்டுகளில் ஒன்று உலோகத் தகடு, மற்றொன்று எலக்ட்ரோலைட், மற்றும் தட்டுகளுக்கு இடையில் உள்ள காப்பு உலோக ஆக்சைடு, இது படலத்தை பூசியது. மின்னாற்பகுப்பு மின்தேக்கிகளுக்கு, திறன் ஒரு ஃபாரட்டின் நூறில் ஒரு பகுதியை அடையலாம், இது பேட்டரியை முழுமையாக மாற்ற போதுமானதாக இல்லை.

பெரிய கொள்ளளவு, ஆயிரக்கணக்கான ஃபாரட்களில் அளவிடப்படுகிறது, மின்சார இரட்டை அடுக்கு என்று அழைக்கப்படும் மின்தேக்கிகள் மூலம் பெறலாம். அவற்றின் செயல்பாட்டின் கொள்கை பின்வருமாறு. திட மற்றும் திரவ நிலைகளில் உள்ள பொருட்களின் இடைமுகத்தில் சில நிபந்தனைகளின் கீழ் மின்சார இரட்டை அடுக்கு தோன்றும். அயனிகளின் இரண்டு அடுக்குகள் எதிர் அறிகுறிகளின் கட்டணங்களுடன் உருவாகின்றன, ஆனால் அதே அளவு. நாம் நிலைமையை மிகவும் எளிமைப்படுத்தினால், ஒரு மின்தேக்கி உருவாகிறது, அதில் "தட்டுகள்" அயனிகளின் சுட்டிக்காட்டப்பட்ட அடுக்குகள், அவற்றுக்கிடையேயான தூரம் பல அணுக்களுக்கு சமம்.

இந்த விளைவை அடிப்படையாகக் கொண்ட மின்தேக்கிகள் சில நேரங்களில் அயனிஸ்டர்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. உண்மையில், இந்த சொல் மின் கட்டணம் சேமிக்கப்படும் மின்தேக்கிகளை மட்டுமல்ல, மின்சாரத்தை சேமிப்பதற்கான பிற சாதனங்களையும் குறிக்கிறது - மின் ஆற்றலை இரசாயன ஆற்றலாக பகுதியளவு மாற்றுவதன் மூலம் மின் கட்டணத்தை (ஹைப்ரிட் அயனிஸ்டர்) சேமிப்பதோடு, அத்துடன் இரட்டை மின் அடுக்கு (சூடோகேபாசிட்டர்கள் என்று அழைக்கப்படும்) அடிப்படையிலான பேட்டரிகள். எனவே, "சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள்" என்ற சொல் மிகவும் பொருத்தமானது. சில நேரங்களில் "அல்ட்ராகேபாசிட்டர்" என்ற ஒரே வார்த்தை பயன்படுத்தப்படுகிறது.

தொழில்நுட்ப செயல்படுத்தல்

சூப்பர் கேபாசிட்டரில் எலக்ட்ரோலைட் நிரப்பப்பட்ட செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பனின் இரண்டு தட்டுகள் உள்ளன. அவற்றுக்கிடையே ஒரு சவ்வு உள்ளது, இது எலக்ட்ரோலைட் வழியாக செல்ல அனுமதிக்கிறது, ஆனால் தட்டுகளுக்கு இடையில் செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பன் துகள்களின் உடல் இயக்கத்தைத் தடுக்கிறது.

சூப்பர் கேபாசிட்டர்களுக்கு துருவமுனைப்பு இல்லை என்பதை கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும். இதில் அவை மின்னாற்பகுப்பு மின்தேக்கிகளிலிருந்து அடிப்படையில் வேறுபடுகின்றன, இது ஒரு விதியாக, துருவமுனைப்பால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது, இணங்கத் தவறியது மின்தேக்கியின் தோல்விக்கு வழிவகுக்கிறது. இருப்பினும், சூப்பர் கேபாசிட்டர்களுக்கும் துருவமுனைப்பு பயன்படுத்தப்படுகிறது. சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் ஏற்கனவே சார்ஜ் செய்யப்பட்ட தொழிற்சாலை அசெம்பிளி லைனை விட்டு வெளியேறுவதே இதற்குக் காரணம், மேலும் குறிப்பது இந்த கட்டணத்தின் துருவமுனைப்பைக் குறிக்கிறது.

சூப்பர் கேபாசிட்டர் அளவுருக்கள்

எழுதும் நேரத்தில் பெறப்பட்ட ஒரு தனிப்பட்ட சூப்பர் கேபாசிட்டரின் அதிகபட்ச திறன் 12,000 எஃப். வெகுஜன உற்பத்தி செய்யப்பட்ட சூப்பர் கேபாசிட்டர்களுக்கு, இது 3,000 எஃப் ஐ விட அதிகமாக இருக்காது. தட்டுகளுக்கு இடையே அதிகபட்சமாக அனுமதிக்கப்பட்ட மின்னழுத்தம் 10 விக்கு மேல் இல்லை. வணிக ரீதியாக உற்பத்தி செய்யப்படும் சூப்பர் கேபாசிட்டர்களுக்கு, இந்த எண்ணிக்கை, ஒரு விதியாக, 2. 3 - 2.7 விக்குள் உள்ளது. குறைந்த இயக்க மின்னழுத்தம் ஒரு நிலைப்படுத்தி செயல்பாடு கொண்ட மின்னழுத்த மாற்றியைப் பயன்படுத்த வேண்டும். உண்மை என்னவென்றால், வெளியேற்றத்தின் போது, மின்தேக்கி தட்டுகளின் மின்னழுத்தம் பரந்த அளவில் மாறுகிறது. சுமை மற்றும் சார்ஜரை இணைக்க மின்னழுத்த மாற்றியை உருவாக்குவது அற்பமான செயல் அல்ல. நீங்கள் 60W சுமைக்கு சக்தி அளிக்க வேண்டும் என்று வைத்துக்கொள்வோம்.

சிக்கலைக் கருத்தில் கொள்வதை எளிதாக்க, மின்னழுத்த மாற்றி மற்றும் நிலைப்படுத்தியில் ஏற்படும் இழப்புகளை நாங்கள் புறக்கணிப்போம். நீங்கள் வழக்கமான 12 V பேட்டரியுடன் பணிபுரிகிறீர்கள் என்றால், கட்டுப்பாட்டு மின்னணுவியல் 5 ஏ மின்னோட்டத்தைத் தாங்கக்கூடியதாக இருக்க வேண்டும். அத்தகைய மின்னணு சாதனங்கள் பரவலாகவும் மலிவானதாகவும் இருக்கும். ஆனால் ஒரு சூப்பர் கேபாசிட்டரைப் பயன்படுத்தும் போது முற்றிலும் மாறுபட்ட சூழ்நிலை எழுகிறது, இதன் மின்னழுத்தம் 2.5 V. பின்னர் மாற்றியின் மின்னணு கூறுகள் வழியாக பாயும் மின்னோட்டம் 24 A ஐ அடையலாம், இது சுற்று தொழில்நுட்பத்திற்கு புதிய அணுகுமுறைகள் மற்றும் நவீன உறுப்பு அடிப்படை தேவைப்படுகிறது. 20 ஆம் நூற்றாண்டின் 70 களில் தொடங்கிய சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் தொடர் உற்பத்தி இப்போதுதான் பல்வேறு துறைகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தத் தொடங்கியுள்ளது என்ற உண்மையை விளக்கக்கூடிய ஒரு மாற்றி மற்றும் நிலைப்படுத்தியை உருவாக்குவதற்கான சிக்கலானது துல்லியமாக உள்ளது.

தொடர் அல்லது இணை இணைப்புகளைப் பயன்படுத்தி சூப்பர் கேபாசிட்டர்களை பேட்டரிகளில் இணைக்க முடியும். முதல் வழக்கில், அதிகபட்ச அனுமதிக்கப்பட்ட மின்னழுத்தம் அதிகரிக்கிறது. இரண்டாவது வழக்கில் - திறன். இந்த வழியில் அதிகபட்ச அனுமதிக்கப்பட்ட மின்னழுத்தத்தை அதிகரிப்பது சிக்கலைத் தீர்ப்பதற்கான ஒரு வழியாகும், ஆனால் கொள்ளளவைக் குறைப்பதன் மூலம் நீங்கள் அதற்கு பணம் செலுத்த வேண்டும்.

சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் பரிமாணங்கள் இயற்கையாகவே அவற்றின் திறனைப் பொறுத்தது. 3000 F திறன் கொண்ட ஒரு பொதுவான சூப்பர் கேபாசிட்டர் என்பது சுமார் 5 செமீ விட்டம் மற்றும் 14 செமீ நீளம் கொண்ட சிலிண்டர் ஆகும்.10 எஃப் திறன் கொண்ட ஒரு சூப்பர் கேபாசிட்டர் மனித விரல் நகத்துடன் ஒப்பிடக்கூடிய பரிமாணங்களைக் கொண்டுள்ளது.

நல்ல சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் நூறாயிரக்கணக்கான சார்ஜ்-டிஸ்சார்ஜ் சுழற்சிகளைத் தாங்கும், இந்த அளவுருவில் பேட்டரிகள் சுமார் 100 மடங்கு அதிகமாகும். ஆனால், எலக்ட்ரோலைடிக் மின்தேக்கிகளைப் போலவே, சூப்பர் கேபாசிட்டர்களும் எலக்ட்ரோலைட்டின் படிப்படியான கசிவு காரணமாக வயதான பிரச்சனையை எதிர்கொள்கின்றன. இதுவரை, இந்த காரணத்திற்காக சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் தோல்வி குறித்த முழுமையான புள்ளிவிவரங்கள் எதுவும் குவிக்கப்படவில்லை, ஆனால் மறைமுக தரவுகளின்படி, சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் சேவை வாழ்க்கை தோராயமாக 15 ஆண்டுகளாக மதிப்பிடப்படலாம்.

திரட்டப்பட்ட ஆற்றல்

மின்தேக்கியில் சேமிக்கப்படும் ஆற்றலின் அளவு, ஜூல்களில் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது:

இதில் C என்பது ஃபாரட்களில் வெளிப்படுத்தப்படும் கொள்ளளவு, U என்பது வோல்ட்டுகளில் வெளிப்படுத்தப்படும் தட்டுகளின் மின்னழுத்தம்.

மின்தேக்கியில் சேமிக்கப்படும் ஆற்றல் அளவு, kWh இல் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது:

எனவே, 2.5 V தட்டுகளுக்கு இடையே மின்னழுத்தம் கொண்ட 3000 F திறன் கொண்ட ஒரு மின்தேக்கியானது 0.0026 kWh மட்டுமே சேமிக்கும் திறன் கொண்டது. உதாரணமாக, லித்தியம் அயன் பேட்டரியுடன் இது எவ்வாறு ஒப்பிடப்படுகிறது? அதன் வெளியீட்டு மின்னழுத்தத்தை வெளியேற்றத்தின் அளவிலிருந்து சுயாதீனமாகவும் 3.6 V க்கு சமமாகவும் எடுத்துக் கொண்டால், 0.0026 kWh ஆற்றல் அளவு 0.72 Ah திறன் கொண்ட லித்தியம் அயன் பேட்டரியில் சேமிக்கப்படும். ஐயோ, மிகவும் சுமாரான முடிவு.

சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் பயன்பாடு

பேட்டரிகளுக்குப் பதிலாக சூப்பர் கேபாசிட்டர்களைப் பயன்படுத்துவது உண்மையான வித்தியாசத்தை ஏற்படுத்தும் அவசர விளக்கு அமைப்புகள். உண்மையில், இந்த பயன்பாடுதான் சீரற்ற வெளியேற்றத்தால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது. கூடுதலாக, அவசர விளக்கு விரைவாக சார்ஜ் செய்யப்படுவதும், அதில் பயன்படுத்தப்படும் காப்பு சக்தி மூலமானது அதிக நம்பகத்தன்மை கொண்டது என்பதும் விரும்பத்தக்கது. ஒரு சூப்பர் கேபாசிட்டர் அடிப்படையிலான காப்புப் பிரதி மின்சாரம் நேரடியாக T8 LED விளக்கில் ஒருங்கிணைக்கப்படலாம். இத்தகைய விளக்குகள் ஏற்கனவே பல சீன நிறுவனங்களால் தயாரிக்கப்படுகின்றன.

ஏற்கனவே குறிப்பிட்டுள்ளபடி, சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் வளர்ச்சி பெரும்பாலும் மாற்று எரிசக்தி ஆதாரங்களில் ஆர்வம் காரணமாகும். ஆனால் நடைமுறை பயன்பாடு இன்னும் சூரியனில் இருந்து ஆற்றலைப் பெறும் LED விளக்குகளுக்கு மட்டுமே.

மின் சாதனங்களைத் தொடங்க சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் பயன்பாடு தீவிரமாக வளர்ந்து வருகிறது.

சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் குறுகிய காலத்தில் அதிக அளவு ஆற்றலை வழங்கும் திறன் கொண்டவை. ஒரு சூப்பர் கேபாசிட்டரில் இருந்து தொடக்கத்தில் மின் உபகரணங்களை இயக்குவதன் மூலம், மின் கட்டத்தின் உச்ச சுமைகளைக் குறைக்கலாம், இறுதியில், இன்ரஷ் கரண்ட் மார்ஜினைக் குறைக்கலாம், இது பெரும் செலவுச் சேமிப்பை அடையும்.

பல சூப்பர் கேபாசிட்டர்களை ஒரு பேட்டரியில் இணைப்பதன் மூலம், மின்சார வாகனங்களில் பயன்படுத்தப்படும் பேட்டரிகளுடன் ஒப்பிடக்கூடிய திறனை நாம் அடையலாம். ஆனால் இந்த பேட்டரி பேட்டரியை விட பல மடங்கு எடையுடன் இருக்கும், இது வாகனங்களுக்கு ஏற்றுக்கொள்ள முடியாதது. கிராபெனின் அடிப்படையிலான சூப்பர் கேபாசிட்டர்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் சிக்கலைத் தீர்க்க முடியும், ஆனால் அவை தற்போது முன்மாதிரிகளாக மட்டுமே உள்ளன. இருப்பினும், பிரபலமான யோ-மொபைலின் நம்பிக்கைக்குரிய பதிப்பு, மின்சாரத்தால் மட்டுமே இயக்கப்படுகிறது, ரஷ்ய விஞ்ஞானிகளால் உருவாக்கப்பட்ட புதிய தலைமுறை சூப்பர் கேபாசிட்டர்களை ஒரு சக்தி மூலமாகப் பயன்படுத்தும்.

சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் வழக்கமான பெட்ரோல் அல்லது டீசல் வாகனங்களில் பேட்டரிகளை மாற்றுவதற்கும் பயனளிக்கும் - அத்தகைய வாகனங்களில் அவற்றின் பயன்பாடு ஏற்கனவே ஒரு உண்மை.

இதற்கிடையில், சூப்பர் கேபாசிட்டர்களை அறிமுகப்படுத்துவதற்கான செயல்படுத்தப்பட்ட திட்டங்களில் மிகவும் வெற்றிகரமானது, சமீபத்தில் மாஸ்கோவின் தெருக்களில் தோன்றிய புதிய ரஷ்ய தயாரிக்கப்பட்ட டிராலிபஸ்கள் என்று கருதலாம். தொடர்பு நெட்வொர்க்கிற்கு மின்னழுத்தம் வழங்குவது தடைபடும் போது அல்லது தற்போதைய சேகரிப்பாளர்கள் "பறக்க" போது, டிராலிபஸ் குறைந்த வேகத்தில் (சுமார் 15 கிமீ / மணி) பல நூறு மீட்டர்கள் போக்குவரத்தில் தலையிடாத இடத்திற்கு செல்ல முடியும். சாலையில். இத்தகைய சூழ்ச்சிகளுக்கான ஆற்றல் மூலமானது சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் பேட்டரி ஆகும்.

பொதுவாக, இப்போதைக்கு சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் சில குறிப்பிட்ட "நிச்களில்" மட்டுமே பேட்டரிகளை இடமாற்றம் செய்ய முடியும். ஆனால் தொழில்நுட்பம் வேகமாக வளர்ந்து வருகிறது, இது எதிர்காலத்தில் சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் பயன்பாட்டின் நோக்கம் கணிசமாக விரிவடையும் என்று எதிர்பார்க்க அனுமதிக்கிறது.

அலெக்ஸி வாசிலீவ்

இயற்பியல் பாடங்களில் இருந்து அறியப்படும் பூகோளத்தின் மின் திறன் தோராயமாக 700 μF ஆகும். இந்த திறன் கொண்ட ஒரு சாதாரண மின்தேக்கியை எடை மற்றும் அளவு ஆகியவற்றில் ஒரு செங்கலுடன் ஒப்பிடலாம். ஆனால் பூமியின் மின் திறன் கொண்ட மின்தேக்கிகளும் உள்ளன, அவை மணல் தானியத்திற்கு சமமானவை - சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள்.

இத்தகைய சாதனங்கள் ஒப்பீட்டளவில் சமீபத்தில் தோன்றின, சுமார் இருபது ஆண்டுகளுக்கு முன்பு. அவை வித்தியாசமாக அழைக்கப்படுகின்றன: ionistors, ionixes அல்லது வெறுமனே supercapacitors.

சில உயரமான பறக்கும் விண்வெளி நிறுவனங்களுக்கு மட்டுமே அவை கிடைக்கும் என்று நினைக்க வேண்டாம். இன்று நீங்கள் ஒரு கடையில் ஒரு நாணயத்தின் அளவு மற்றும் ஒரு ஃபாரட் திறன் கொண்ட ஒரு அயனிஸ்டரை வாங்கலாம், இது உலகின் திறனை விட 1500 மடங்கு அதிகம் மற்றும் சூரிய மண்டலத்தின் மிகப்பெரிய கிரகமான வியாழனின் கொள்ளளவுக்கு அருகில் உள்ளது.

எந்த மின்தேக்கியும் ஆற்றலைச் சேமிக்கிறது. சூப்பர் கேபாசிட்டரில் சேமிக்கப்பட்ட ஆற்றல் எவ்வளவு பெரியது அல்லது சிறியது என்பதைப் புரிந்து கொள்ள, அதை ஏதாவது ஒன்றோடு ஒப்பிடுவது முக்கியம். இங்கே சற்று அசாதாரணமான, ஆனால் தெளிவான வழி.

ஒரு சாதாரண மின்தேக்கியின் ஆற்றல் அது ஒன்றரை மீட்டர் குதிக்க போதுமானது. 1 V மின்னழுத்தத்துடன் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட 0.5 கிராம் நிறை கொண்ட 58-9V வகையின் ஒரு சிறிய சூப்பர் கேபாசிட்டர் 293 மீ உயரத்திற்கு தாவ முடியும்!

சில நேரங்களில் அயனிஸ்டர்கள் எந்த பேட்டரியையும் மாற்ற முடியும் என்று நினைக்கிறார்கள். சூப்பர் கேபாசிட்டர்களால் இயக்கப்படும் அமைதியான மின்சார வாகனங்கள் கொண்ட எதிர்கால உலகத்தை பத்திரிகையாளர்கள் சித்தரித்தனர். ஆனால் இது இன்னும் வெகு தொலைவில் உள்ளது. ஒரு கிலோ எடையுள்ள ஒரு அயனிஸ்டர் 3000 J ஆற்றலைக் குவிக்கும் திறன் கொண்டது, மேலும் மோசமான ஈய-அமில பேட்டரி 86,400 J - 28 மடங்கு அதிகம். இருப்பினும், குறைந்த நேரத்தில் அதிக சக்தியை வழங்கும்போது, பேட்டரி விரைவாக மோசமடைகிறது மற்றும் பாதி மட்டுமே டிஸ்சார்ஜ் செய்யப்படுகிறது. அயனிஸ்டர் மீண்டும் மீண்டும் மற்றும் தனக்கு எந்தத் தீங்கும் இல்லாமல், இணைக்கும் கம்பிகள் அதைத் தாங்கும் வரை எந்த சக்தியையும் வழங்குகிறது. கூடுதலாக, சூப்பர் கேபாசிட்டரை சில நொடிகளில் சார்ஜ் செய்ய முடியும், அதே நேரத்தில் பேட்டரிக்கு வழக்கமாக இதைச் செய்ய மணிநேரம் தேவைப்படும்.

இது அயனிஸ்டரின் பயன்பாட்டின் நோக்கத்தை தீர்மானிக்கிறது. ஒரு குறுகிய காலத்திற்கு அதிக சக்தியை உட்கொள்ளும் சாதனங்களுக்கு இது ஒரு சக்தி மூலமாக நல்லது, ஆனால் அடிக்கடி: மின்னணு உபகரணங்கள், ஒளிரும் விளக்குகள், கார் ஸ்டார்டர்கள், மின்சார ஜாக்ஹாமர்கள். மின்காந்த ஆயுதங்களுக்கான சக்தி ஆதாரமாக அயனிஸ்டர் இராணுவ பயன்பாடுகளையும் கொண்டிருக்கலாம். ஒரு சிறிய மின் நிலையத்துடன் இணைந்து, ஒரு அயனிஸ்டர் மின்சார சக்கர இயக்கி மற்றும் 100 கிமீக்கு 1-2 லிட்டர் எரிபொருள் நுகர்வு கொண்ட கார்களை உருவாக்குவதை சாத்தியமாக்குகிறது.

பரந்த அளவிலான திறன்கள் மற்றும் இயக்க மின்னழுத்தங்களுக்கான அயனிஸ்டர்கள் விற்பனைக்கு கிடைக்கின்றன, ஆனால் அவை மிகவும் விலை உயர்ந்தவை. எனவே உங்களுக்கு நேரமும் ஆர்வமும் இருந்தால், நீங்களே ஒரு அயனிஸ்டரை உருவாக்க முயற்சி செய்யலாம். ஆனால் குறிப்பிட்ட ஆலோசனையை வழங்குவதற்கு முன், ஒரு சிறிய கோட்பாடு.

இது மின் வேதியியலில் இருந்து அறியப்படுகிறது: ஒரு உலோகம் தண்ணீரில் மூழ்கும்போது, அதன் மேற்பரப்பில் இரட்டை மின் அடுக்கு என்று அழைக்கப்படுபவை உருவாகின்றன. மின்சார கட்டணம்- அயனிகள் மற்றும் எலக்ட்ரான்கள். பரஸ்பர கவர்ச்சிகரமான சக்திகள் அவர்களுக்கு இடையே செயல்படுகின்றன, ஆனால் குற்றச்சாட்டுகள் ஒருவருக்கொருவர் அணுக முடியாது. நீர் மற்றும் உலோக மூலக்கூறுகளின் கவர்ச்சிகரமான சக்திகளால் இது தடுக்கப்படுகிறது. அதன் மையத்தில், ஒரு மின் இரட்டை அடுக்கு ஒரு மின்தேக்கியைத் தவிர வேறில்லை. அதன் மேற்பரப்பில் குவிந்துள்ள கட்டணங்கள் தட்டுகளாக செயல்படுகின்றன. அவற்றுக்கிடையேயான தூரம் மிகவும் சிறியது. மேலும், உங்களுக்குத் தெரிந்தபடி, ஒரு மின்தேக்கியின் கொள்ளளவு அதன் தட்டுகளுக்கு இடையிலான தூரம் குறைவதால் அதிகரிக்கிறது. எனவே, எடுத்துக்காட்டாக, தண்ணீரில் மூழ்கியிருக்கும் ஒரு சாதாரண எஃகு திறன் பல mF ஐ அடைகிறது.

அடிப்படையில், ஒரு அயனிஸ்டர் ஒரு எலக்ட்ரோலைட்டில் மூழ்கியிருக்கும் மிகப் பெரிய பரப்பளவைக் கொண்ட இரண்டு மின்முனைகளைக் கொண்டுள்ளது, அதன் மேற்பரப்பில் பயன்படுத்தப்பட்ட மின்னழுத்தத்தின் செல்வாக்கின் கீழ் இரட்டை மின் அடுக்கு உருவாகிறது. உண்மை, சாதாரண தட்டையான தட்டுகளைப் பயன்படுத்தி, சில பத்து mF இன் கொள்ளளவை மட்டுமே பெற முடியும். அயனிஸ்டர்களின் சிறப்பியல்பு பெரிய கொள்ளளவுகளைப் பெற, அவை சிறிய வெளிப்புற பரிமாணங்களைக் கொண்ட பெரிய துளை மேற்பரப்பைக் கொண்ட நுண்ணிய பொருட்களால் செய்யப்பட்ட மின்முனைகளைப் பயன்படுத்துகின்றன.

டைட்டானியம் முதல் பிளாட்டினம் வரையிலான கடற்பாசி உலோகங்கள் ஒருமுறை இந்த பாத்திரத்திற்காக முயற்சிக்கப்பட்டன. இருப்பினும், ஒப்பிடமுடியாத சிறந்த ஒன்று... சாதாரண செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பன். இது கரி, இது சிறப்பு சிகிச்சைக்குப் பிறகு நுண்துளையாக மாறும். அத்தகைய நிலக்கரியின் 1 செமீ 3 துளைகளின் மேற்பரப்பு ஆயிரம் சதுர மீட்டரை எட்டும், மேலும் அவற்றின் மீது இரட்டை மின் அடுக்கின் திறன் பத்து ஃபாரட்கள் ஆகும்!

வீட்டில் தயாரிக்கப்பட்ட அயனிஸ்டர் படம் 1 ஒரு அயனிஸ்டரின் வடிவமைப்பைக் காட்டுகிறது. இது செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பனின் "நிரப்புதல்"க்கு எதிராக இறுக்கமாக அழுத்தப்பட்ட இரண்டு உலோகத் தகடுகளைக் கொண்டுள்ளது. நிலக்கரி இரண்டு அடுக்குகளில் போடப்படுகிறது, அதற்கு இடையில் எலக்ட்ரான்களை நடத்தாத ஒரு பொருளின் மெல்லிய பிரிக்கும் அடுக்கு உள்ளது. இவை அனைத்தும் எலக்ட்ரோலைட்டால் செறிவூட்டப்படுகின்றன.

அயனிஸ்டரை சார்ஜ் செய்யும் போது, மேற்பரப்பில் எலக்ட்ரான்கள் கொண்ட இரட்டை மின்சார அடுக்கு கார்பன் துளைகளின் ஒரு பாதியிலும், மற்ற பாதியில் நேர்மறை அயனிகளிலும் உருவாகிறது. சார்ஜ் செய்த பிறகு, அயனிகள் மற்றும் எலக்ட்ரான்கள் ஒன்றையொன்று நோக்கி பாய ஆரம்பிக்கும். அவை சந்திக்கும் போது, நடுநிலை உலோக அணுக்கள் உருவாகின்றன, மேலும் திரட்டப்பட்ட கட்டணம் குறைகிறது மற்றும் காலப்போக்கில் முற்றிலும் மறைந்துவிடும்.

இதைத் தடுக்க, செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பனின் அடுக்குகளுக்கு இடையில் ஒரு பிரிக்கும் அடுக்கு அறிமுகப்படுத்தப்படுகிறது. இது பல்வேறு மெல்லிய பிளாஸ்டிக் படங்கள், காகிதம் மற்றும் பருத்தி கம்பளி ஆகியவற்றைக் கொண்டிருக்கலாம்.
அமெச்சூர் அயனிஸ்டர்களில், எலக்ட்ரோலைட் என்பது டேபிள் உப்பின் 25% கரைசல் அல்லது KOH இன் 27% கரைசல் ஆகும். (குறைந்த செறிவுகளில், நேர்மறை மின்முனையில் எதிர்மறை அயனிகளின் அடுக்கு உருவாகாது.)

தாமிரத் தகடுகளுக்கு முன்பே சாலிடர் செய்யப்பட்ட கம்பிகள் மின்முனைகளாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. அவற்றின் வேலை மேற்பரப்புகள் ஆக்சைடுகளால் சுத்தம் செய்யப்பட வேண்டும். இந்த வழக்கில், கீறல்களை விட்டுச்செல்லும் கரடுமுரடான மணர்த்துகள்கள் கொண்ட காகிதம் பயன்படுத்துவது நல்லது. இந்த கீறல்கள் தாமிரத்துடன் நிலக்கரியின் ஒட்டுதலை மேம்படுத்தும். நல்ல ஒட்டுதலுக்கு, தட்டுகள் டிக்ரீஸ் செய்யப்பட வேண்டும். தட்டுகளின் டிக்ரீசிங் இரண்டு நிலைகளில் மேற்கொள்ளப்படுகிறது. முதலில், அவை சோப்புடன் கழுவப்பட்டு, பின்னர் பல் தூள் கொண்டு தேய்க்கப்பட்டு, நீரோடை மூலம் கழுவப்படுகின்றன. இதற்குப் பிறகு, அவற்றை உங்கள் விரல்களால் தொடக்கூடாது.

ஒரு மருந்தகத்தில் வாங்கப்பட்ட செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பன், ஒரு மோர்டாரில் அரைக்கப்பட்டு, ஒரு தடிமனான பேஸ்ட்டைப் பெற எலக்ட்ரோலைட்டுடன் கலக்கப்படுகிறது, இது முற்றிலும் சிதைந்த தட்டுகளில் பரவுகிறது.

முதல் சோதனையின் போது, ஒரு காகித கேஸ்கெட்டுடன் கூடிய தட்டுகள் ஒன்றன் மேல் ஒன்றாக வைக்கப்படுகின்றன, அதன் பிறகு அதை சார்ஜ் செய்ய முயற்சிப்போம். ஆனால் இங்கே ஒரு நுணுக்கம் உள்ளது. மின்னழுத்தம் 1 V க்கும் அதிகமாக இருக்கும்போது, வாயுக்கள் H2 மற்றும் O2 வெளியீடு தொடங்குகிறது. அவை கார்பன் மின்முனைகளை அழித்து, எங்கள் சாதனம் மின்தேக்கி-அயனிஸ்டர் பயன்முறையில் செயல்பட அனுமதிக்காது.

எனவே, 1 V க்கு மேல் இல்லாத மின்னழுத்தம் கொண்ட ஒரு மூலத்திலிருந்து அதை சார்ஜ் செய்ய வேண்டும். (இது தொழில்துறை அயனிஸ்டர்களின் செயல்பாட்டிற்கு பரிந்துரைக்கப்படும் ஒவ்வொரு ஜோடி தட்டுகளுக்கும் மின்னழுத்தம் ஆகும்.)

ஆர்வமுள்ளவர்களுக்கான விவரங்கள்

1.2 V க்கும் அதிகமான மின்னழுத்தத்தில், அயனிஸ்டர் ஒரு வாயு பேட்டரியாக மாறும். இது ஒரு சுவாரஸ்யமான சாதனம், இது செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பன் மற்றும் இரண்டு மின்முனைகளைக் கொண்டுள்ளது. ஆனால் கட்டமைப்பு ரீதியாக இது வித்தியாசமாக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது (படம் 2 ஐப் பார்க்கவும்). பொதுவாக, பழைய கால்வனிக் கலத்திலிருந்து இரண்டு கார்பன் கம்பிகளை எடுத்து, அவற்றைச் சுற்றி செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பனின் காஸ் பைகளைக் கட்டவும். KOH கரைசல் எலக்ட்ரோலைட்டாக பயன்படுத்தப்படுகிறது. (டேபிள் உப்பின் கரைசல் பயன்படுத்தப்படக்கூடாது, ஏனெனில் அதன் சிதைவு குளோரின் வெளியிடுகிறது.)

எரிவாயு பேட்டரியின் ஆற்றல் தீவிரம் 36,000 J/kg அல்லது 10 Wh/kg ஐ அடைகிறது. இது அயனிஸ்டரை விட 10 மடங்கு அதிகம், ஆனால் வழக்கமான முன்னணி பேட்டரியை விட 2.5 மடங்கு குறைவு. இருப்பினும், ஒரு எரிவாயு பேட்டரி ஒரு பேட்டரி மட்டுமல்ல, மிகவும் தனித்துவமான எரிபொருள் செல். அதை சார்ஜ் செய்யும் போது, வாயுக்கள் மின்முனைகளில் வெளியிடப்படுகின்றன - ஆக்ஸிஜன் மற்றும் ஹைட்ரஜன். அவை செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பனின் மேற்பரப்பில் "குடியேறுகின்றன". ஒரு சுமை மின்னோட்டம் தோன்றும்போது, அவை நீர் மற்றும் மின்னோட்டத்தை உருவாக்குவதற்கு இணைக்கப்படுகின்றன. இருப்பினும், இந்த செயல்முறை ஒரு வினையூக்கி இல்லாமல் மிக மெதுவாக செல்கிறது. மேலும், அது மாறியது போல், பிளாட்டினம் மட்டுமே ஒரு வினையூக்கியாக இருக்க முடியும் ... எனவே, ஒரு அயனிஸ்டர் போலல்லாமல், ஒரு எரிவாயு பேட்டரி அதிக மின்னோட்டங்களை உருவாக்க முடியாது.

இருப்பினும், மாஸ்கோ கண்டுபிடிப்பாளர் ஏ.ஜி. பிரெஸ்னியாகோவ் (http://chemfiles.narod.r u/hit/gas_akk.htm) டிரக் இன்ஜினைத் தொடங்க எரிவாயு பேட்டரியை வெற்றிகரமாகப் பயன்படுத்தினார். அவரது கணிசமான எடை - வழக்கத்தை விட கிட்டத்தட்ட மூன்று மடங்கு அதிகம் - இந்த விஷயத்தில் தாங்கக்கூடியதாக மாறியது. ஆனால் குறைந்த விலை மற்றும் அமிலம் மற்றும் ஈயம் போன்ற தீங்கு விளைவிக்கும் பொருட்கள் இல்லாதது மிகவும் கவர்ச்சிகரமானதாகத் தோன்றியது.

எளிமையான வடிவமைப்பின் ஒரு எரிவாயு பேட்டரி 4-6 மணி நேரத்தில் சுய-வெளியேற்றத்தை முடிக்க வாய்ப்புள்ளது. இது சோதனைகளுக்கு முற்றுப்புள்ளி வைத்தது. இரவோடு இரவாக நிறுத்தப்பட்ட பிறகு ஸ்டார்ட் செய்ய முடியாத கார் யாருக்குத் தேவை?

இன்னும், "பெரிய தொழில்நுட்பம்" எரிவாயு பேட்டரிகள் பற்றி மறக்கவில்லை. சக்திவாய்ந்த, இலகுரக மற்றும் நம்பகமான, அவை சில செயற்கைக்கோள்களில் காணப்படுகின்றன. அவற்றில் உள்ள செயல்முறை சுமார் 100 ஏடிஎம் அழுத்தத்தின் கீழ் நடைபெறுகிறது, மேலும் கடற்பாசி நிக்கல் வாயு உறிஞ்சியாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது போன்ற நிலைமைகளின் கீழ் வினையூக்கியாக செயல்படுகிறது. முழு சாதனமும் அல்ட்ரா-லைட் கார்பன் ஃபைபர் சிலிண்டரில் வைக்கப்பட்டுள்ளது. இதன் விளைவாக வரும் பேட்டரிகள் முன்னணி பேட்டரிகளை விட கிட்டத்தட்ட 4 மடங்கு அதிக ஆற்றல் திறன் கொண்டவை. இவற்றில் மின்சார கார் சுமார் 600 கி.மீ. ஆனால், துரதிர்ஷ்டவசமாக, அவை இன்னும் மிகவும் விலை உயர்ந்தவை.