Курсовая работа (т): Системы хранения электрической энергии на основе нанотехнологий

• проблему старта и ускорения в течение нескольких секунд до необходимой скорости движения;

• проблему рекуперации электроэнергии при торможении;

• проблему увеличения срока службы основного источника электроэнергии. В зарубежной литературе рассмотрены варианты применения конденсаторов с двойным электрическим слоем в военной и аэрокосмической промышленности и требования к ним, а также проблемы рынка конденсаторов с двойным электрическим слоем

4. Электрохимические конденсаторы

Электрохимические суперконденсаторы - разновидность суперконденсаторов, в которой сохранение энергии происходит с участием обратимых окислительно-восстановительных электрохимических процессов (фарадеевских процессов) в приповерхностном слое электродного материала.

В электрохимических суперконденсаторах при заряде происходят окислительно-восстановительные электрохимические реакции в тонких адсорбционных моно- и полимолекулярных пленках на границах электрод - электролит. При разрядке эти же реакции идут в обратном направлении. Таким образом, в электрохимических суперконденсаторах энергия накапливается в форме внутренней энергии поверхностных соединений на границе электрод - электролит. Характеристики таких накопителей энергии в большой степени зависят от свойств применяемых в них электродов и их конструкции. Основным отличием электрохимических суперконденсаторов от аккумуляторов является то, что электрохимические процессы происходят исключительно на поверхности электрода, что приводит к более высокой скорости протекания электрохимических процессов за счет отсутствия диффузионных затруднений. Наиболее серьезным недостатком электрохимических конденсаторов по сравнению с традиционными суперконденсаторами (ионисторами) является меньшая устойчивость электродных материалов к химической и электрохимической деградации. Это приводит к сокращению максимального количества циклов заряда-разряда до нескольких тысяч или десятков тысяч, в зависимости от типа используемого электродного материала.

Основным преимуществом электрохимических конденсаторов по сравнению с аналогами является их потенциально более высокая электроемкость при сопоставимой мощности. Удельная электроемкость наиболее совершенных электродов, используемых в ионисторах, обычно не превышает 300-400 Ф/г, в то время как для современных электродов на основе оксидов и гидроксидов рутения емкость 600-700 Ф/г не является предельной. Другими известными электродными материалами для электрохимических суперконденсаторов являются нанокристаллические оксиды и гидроксиды никеля и марганца.

Современные электрохимические конденсаторы часто имеют асимметричную конструкцию, в которой на одном электроде накопление энергии происходит в двойном электрическом слое, а на другом - благодаря протеканию фарадеевских процессов. Таким образом, используются положительные стороны суперконденсаторов и электрохимических суперконденсаторов. Электрохимические конденсаторы этого типа в настоящее время представляются наиболее перспективными для дальнейшего усовершенствования.

Заключение

Подводя итоги, можно отметить следующие достоинства суперконденсаторов:

• зависимость напряжения элемента от области применения, а не от его химического состава;

• высокая накапливаемая мощность;

• высокая плотность мощности;

• простой метод заряда, не требующий применения специальных схем регистрации процесса зарядки и напряжения;

• быстрый заряд / разряд без опасности перезарядки;

• малое полное сопротивление;

• способность выдерживать более 500 тыс. циклов заряда / разряда при 100%-ной глубине разряда;

• отсутствие каких-либо химических реакций, т.е. экологическая безопасность;

• срок службы 10-12 лет.

Но СК не свободны от недостатков, а именно:

• отсутствие возможности использовать полную энергию СК из-за линейности напряжения разряда;

• примерно в пять-десять раз меньшая плотность энергии, чем плотность энергии электрохимических аккумуляторов);

•обратная зависимость емкости СК от напряжения, в результате чего для получения высокого напряжения при заданном значении емкости необходимо последовательно включать несколько конденсаторов;

• чрезвычайно высокая скорость разряда;

• необходимость применения сложных электронных схем управления и переключения СК.

Список использованной литературы

1.И.А. КОСТЮКОВ, «ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ СУПЕРКОНДЕНСАТОРОВ, студент», НТУ «ХПИ»;

. К.С. Петров Пассивные элементы радиоэлектронной аппаратуры. Учебное пособие Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича];

. [Конденсаторы с двойным электрическим слоем (ионисторы): разработка и производство. Статья Компоненнты и технологии №6. 2005 В. Кузнецов, О. Панькина, Н. Мачковская, Е. Шувалов, И. Востриков 291@giriсоnd.spb.ru];

. [Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона А.Л. Гершун. Статья Конденсатор электрический. Санкт-Петербург 1890-1907]

. статья из журнала «Суперконденсаторы. Размеры меньше, мощность выше». Электроника: Наука, Технология, Бизнес 7/2009, В. Шурыгина