Суперконденсатор – винахід, що змінить світ електротехніки

Суперконденсатор – нове слово в галузі акумулювання енергії. Приставка «супер» відображує надвисоку ємність цих конденсаторів – до 10 Фарад на один куб.см, що у 10 тис. разів вище, ніж у звичайних конденсаторів. Називати його можна абревіатурою DLC (Double Layer Capacitor) або DL-конденсатор. За призначенням DLC аналогічні звичайним конденсаторам, та при цьому абсолютно відрізняються хімією та фізикою. Вони можуть із незрівнянною швидкістю заряджатися і розряджатися, що робить їх особливо цінними для гібридних автомобілів.

За деякими характеристиками суперконденсаторам немає рівних: в імпульсі вони можуть видати величезну потужність, розрядившись в лічені секунди. DL-конденсатор виконує функцію елемента, що доповнює акумулятор і дає можливість створити універсальне джерело живлення.

Ідея створення суперконденсатора не нова: ще в ХІХ-му сторіччі німецький вчений Герман Гельмгольц ввів у науку поняття про подвійний електричний шар, проте не він  винайшов відповідний конденсатор. Перші патенти були зареєстровані в США наприкінці 50-х років минулого століття. Пізніше їхній досвід підтримала Японія.

В Україні розробка конденсаторів високої ємності розпочалася ще на початку 90-х. Вітчизняні вчені навчилися використовувати нові матеріали і внесли зміни в конструкцію.

Захар Ковалюк: “Основними компонентами наших суперкондернсаторів є є нановугілля, органічні електроліти й алюміній”

Як зауважує директор Чернівецького відділення Інституту проблем матеріалознавства, професор, доктор фізико-математичних наук Захар Дмитрович Ковалюк, нині для суперконденсаторів використовуються матеріали з високорозвиненою внутрішньою поверхнею – близько 1000-2000 кв.м на грам, що знаходить практичне застосування у багатьох галузях науки й техніки. Оскільки вартість суперконденсаторів повинна бути низькою, то для їхнього виробництва слід шукати дешевих матеріалів.

– Ми досліджуємо матеріали рослинного походження, потім їх обвуглюємо, перетворюємо на вуглеграфітові матеріали, – продовжує розповідь професор. – Основними компонентами наших суперконденсаторів є нановугілля, органічні електроліти й алюміній. Українським науковцям удалося досягти найнижчого внутрішнього опору і, відповідно, найвищої потужності за високого коефіцієнту корисної дії. Сьогодні ця перевага широко використовується в побутовій електроніці: в цифрових камерах, мобільних телефонах, леп-топах. Тут вони встановлюються паралельно з літій-іонним акумулятором чи з іншою батареєю. Аналогічно працює суперконденсатор і на гібридних автомобілях.

До слова, гібридні автомобілі та електромобілі уже роз’їжджають дорогами Америки і є останнім писком моди в багатих районах країни, наприклад, у Каліфорнії. Деякі з них ще  занадто дорогі для середньостатистичного американця, але процес розвивається в такому напрямку, що незабаром у цивілізованих країнах на допотопному, неекологічному автомобілі вам просто не дозволять виїхати на вулиці міста. Багато відомих компаній уже взялися за випуск гібридних авт. У великих містах таким новаціям немає ціни. Бензиновий двигун у них сильно зменшений і, відповідно, зменшуються витрати бензину й забруднення навколишнього середовища, а потужність при прискоренні забезпечується за рахунок електродвигуна. Для живлення електродвигуна використовуються блоки акумуляторів і суперконденсаторів.

Великі модулі DL-конденсаторів, які випускає компанія ISE в Сан-Дієго, встановлюються на гібридних та електроавтобусах. Подібні автобуси уже випускаються в Китаї. Компанія Siemens широко запроваджує DLC на трамвайних та залізничних лініях.

Незабаром у цивілізованих країнах на допотопному, неекологічному автомобілі вам просто не дозволять виїхати на вулиці міста

Гучні аварії останніх десятилітьна електростанціях, коли виходили з ладу великі мережі, приголомшили багато розвинутих країн. Для запобігання їм науковці також збираються використовувати суперконденсатори.

Не менші перспективи у DL-конденсаторів і в електроенергетиці, де все ширше застосовуються вітрові електростанції та сонячні батареї. Справа в тому, що споживачу потрібна електроенергія не тільки тоді, коли світить сонце чи дме вітер. А накопичувати надлишки енергії можуть суперконденсатори.

Наразі в Україні, незважаючи на перспективність винаходу, ані влада, ані місцеві інвестори не поспішають вкладати гроші у виробництво. Свої суперконденсатори українські науковці не продають, а віддають для випробування іноземним компаніям задарма, шукаючи партнерів для спільного виробництва.

Незважаючи на обставини, дослідження тривають. Чи потрібно це комусь, ніхто не знає, але сподіваються, що такий винахід незабаром здійснить революцію у світі електротехніки.

Руслан КОЗЛОВ, «Версії»