В чем физика и суть суперконденсаторов: ученые рассказали о прорывной технологии хранения заряда

Российская Федерация, 6.12.23 (ИА «Телеинформ»), - Суперконденсаторы или конденсаторы двойного электрического слоя, представляют собой разновидность конденсаторов с исключительно высокой удельной емкостью. Эти устройства способны запасать гигантское количество энергии и отдавать ее за доли секунды.

Принцип работы суперконденсаторов: физика на службе прогресса

В отличие от традиционных конденсаторов, в конструкции которых используются диэлектрики, суперконденсаторы содержат электроды, погруженные в жидкий или гелеобразный электролит.

На границе раздела электрод/электролит формируется так называемый двойной электрический слой. При подаче напряжения происходит разделение зарядов и на электродах накапливается гигантское количество ионов. Этот принцип позволяет добиться колоссальной емкости в тысячи фарад.

Конструктивно суперконденсатор состоит из двух пористых электродов, разделенных мембраной – сепаратором для предотвращения короткого замыкания. В качестве материала электродов часто используют активированный уголь, графен и другие высокопористые вещества с огромной площадью поверхности.

Благодаря возможности накапливать значительные заряды в двойном электрическом слое, суперконденсаторы запасают энергию по совершенно другому механизму, нежели химические источники тока.

Благодаря таблице с этого источника можно, к примеру, подобрать аналог зарубежному суперконденсатору, который ничем не будет от него отличаться.

Где применяют суперконденсаторы

Высочайшая скорость заряда/разряда делает суперконденсаторы идеальными для создания систем гарантированного электроснабжения, используемых в вычислительной технике и телекоммуникациях.

При отключении основного питания суперконденсаторный модуль в течение нескольких секунд обеспечивает систему энергией от своих накопителей. Этого времени достаточно для корректного завершения работы оборудования.

Сочетание высокой мощности и высокой энергоемкости литий-ионных АКБ позволяет создавать гибридные источники питания с уникальными характеристиками.

Будущее за суперконденсаторами

Несмотря на впечатляющие характеристики нынешних образцов, потенциал технологии суперконденсаторов далеко не исчерпан. Развитие идет по нескольким направлениям:

• повышение удельной емкости и энергоемкости за счет совершенствования материалов электродов;
• создание высоковольтных ячеек на основе новых электролитов;
• разработка гибридных устройств, объединяющих суперконденсатор и литий-ионный аккумулятор;
• применение графена и других 2D материалов для резкого увеличения удельной поверхности электродов.

Ученые полагают, что в ближайшие годы удастся как минимум удвоить плотность запасаемой энергии. Это может открыть широкие перспективы для внедрения суперконденсаторов в качестве полноценной замены химических источников тока.

• Интереснейшие публикации иркутских СМИ — в соцсетях: ВКонтакте, Одноклассники, Telegram