Superkondensator

For alternative betydninger, se kondensator.

Ragone plot der viser energitæthed som funktion af effektbelastning for forskellige energilagertyper.

Sammenligning af 3 forskellige kondensatortypers konstruktion. Venstre: "normal" elektrisk kondensator, midte: elektrolytkondensator, højre: superkondensator.

Eksempel på superkondensator på 1 farad, 5,5V.

En superkondensator, superkapacitor, nano-kondensator, ultrakondensator, EDLC (electric double-layer capacitor) og ultrakapacitor er en elektrokemisk kondensator, der har en usædvanlig stor energitæthed sammenlignet med f.eks. almindelige elektrolytkondensatorer. De er specielt interessante for anvendelse i hybridbiler og som supplerende energilager for elektriske biler ^[1] og sporvogne.^[2]

Historie

Den første superkondensator baseret på en dobbeltlagsmekanisme blev udviklet i 1957 af General Electric ved anvendelse af porøs carbon elektrode ^[3] Man troede at energien blev gemt i carbon-porerne og den udviste "exceptionel høj kapacitans", selv mekanismen var ukendt dengang. Det blev Standard Oil Company, Cleveland (SOHIO), der i 1966 patenterede en komponent, som gemte energi i dobbeltlagsgrænsefladen. ^[4]

Status

De første forsøg med superkondensatorer i industrielle anvendelser blev til energistøtte af robotter. ^[5]

I 2005 valgte virksomheden Diehl Luftfahrt Elektronik GmbH ultrakondensatorer af typen Boostcap® (fra Maxwell Technologies) til at energiforsyne nødberedskabssystemer (døre og nødslidsker) i passagerfly, inklusiv den nye Airbus A380-jumbojet. ^[6]

I 2006 begyndte Joel Schindall og hans team ved MIT at arbejde på et "superbatteri", der anvender nanorørteknologi til at forbedre superkondensatoren. De håber at have lavet en prototype indenfor de næste få måneder og derefter få dem markedsklar indenfor 5 år. ^[7]

I Kina eksperimenteres med en ny form for Trolleybus, som kører uden luftledninger, men der i stedet kører på energi gemt i bussens superkondensatorer, som hurtigt oplades ved hver busstoppested. Nogle få prototyper blev testet i Shanghai i starten af 2005.^[8]

I 2014 blev ideen testet om man kan lave superkondensatorer i metermål - og det kan man - og den ligner blot et kabel.^[9]

Egenskaber

Superkondensatorer energilagre har adskillige gode egenskaber i forhold til konventionelle batterier:

Meget høj ladnings- og afladningshastighed.
Lav slitage – selv efter 100.000 lade-/aflade-cykler.
God reversibilitet.
De anvendte materialer er relativt ugiftige.
Lavt cyklus energitab (95% eller mere kan hentes ud igen)

Ulemper:

Energimængden gemt per enhed masse er betydeligt lavere end et konventionelt kemisk batteri (3-5 Wh/kg for hidtidige superkondensatorer sammenlignet med 30-40 Wh/kg for et batteri).
Spændingen varierer med mængden af gemt energi. For effektivt at gemme og hente energien kræves sofistikeret SMPS-teknologi.
De har den højeste dielektriske absorption af alle typer af kondensatorer.

Kilder/referencer

^ 20.01.2007 ing.dk: Skal vi køre på ultrakapacitor? Arkiveret 19. marts 2012 hos Wayback Machine Citat: "...EEStor opgiver i deres første kommercielle produkt. 15 kWh i en pakke, som kun cirka 50 kg og med en opladningstid på et par minutter..."
^ "Arkiveret kopi" (PDF). Arkiveret fra originalen (PDF) 1. december 2017. Hentet 18. november 2017.
^ "Becker, H.I., "Low voltage electrolytic capacitor", U.S. Patent 2800616, 23 July 1957". Arkiveret fra originalen 24. august 2014. Hentet 1. november 2006.
^ "Rightmire, R.A., "Electrical energy storage apparatus", U.S. Patent 3288641, 29 Nov 1966". Arkiveret fra originalen 24. august 2014. Hentet 1. november 2006.
^ "(pdf)" (PDF). Arkiveret fra originalen (PDF) 8. maj 2006. Hentet 1. november 2006.
^ "Maxwell Technologies Ultracapacitors, Supercapacitors, Microelectronics and High Voltage". Arkiveret fra originalen 13. marts 2007. Hentet 1. november 2006.
^ Researchers fired up over new battery – MIT News Office
^ October 19, 2009, technologyreview.com: Next Stop: Ultracapacitor Buses Arkiveret 30. marts 2010 hos Wayback Machine Citat: "...spent the past three years demonstrating the approach with 17 forty-one seat municipal buses on the outskirts of Shanghai...When at these stations, a collector on the top of the bus rises a few feet and touches an overhead charging line..."
^ University of Central Florida. (2014, June 2). Breakthrough in energy storage: Electrical cables that can store energy. ScienceDaily Citat: "...In other words, Thomas and his team created a supercapacitor on the outside of the copper wire. Supercapcitors store powerful energy, like that needed to start a vehicle or heavy-construction equipment..."

Eksterne henvisninger

Wikimedia Commons har flere filer relateret til Superkondensator

IC Arkiveret 6. oktober 2006 hos Wayback Machine
Ultracapacitor used in Honda's FCX fuel cell car
Encyclopedia article on Electrochemical Capacitors Arkiveret 4. december 2004 hos Wayback Machine
Nano World: Carbon Nanotube Capacitors. Such nanoscale capacitors might help improve the development of compact and cost effective supercapacitors.
Researchers fired up over new battery
Business 2.0 profile of Texas company EEStor
Good comparison of energy storage technologies. Arkiveret 21. oktober 2006 hos Wayback Machine

[EEStor-1] 20.01.2007 ing.dk: Skal vi køre på ultrakapacitor? Arkiveret 19. marts 2012 hos Wayback Machine Citat: "...EEStor opgiver i deres første kommercielle produkt. 15 kWh i en pakke, som kun cirka 50 kg og med en opladningstid på et par minutter..."

[2] "Arkiveret kopi" (PDF). Arkiveret fra originalen (PDF) 1. december 2017. Hentet 18. november 2017.

[3] "Becker, H.I., "Low voltage electrolytic capacitor", U.S. Patent 2800616, 23 July 1957". Arkiveret fra originalen 24. august 2014. Hentet 1. november 2006.

[4] "Rightmire, R.A., "Electrical energy storage apparatus", U.S. Patent 3288641, 29 Nov 1966". Arkiveret fra originalen 24. august 2014. Hentet 1. november 2006.

[5] "(pdf)" (PDF). Arkiveret fra originalen (PDF) 8. maj 2006. Hentet 1. november 2006.

[6] "Maxwell Technologies Ultracapacitors, Supercapacitors, Microelectronics and High Voltage". Arkiveret fra originalen 13. marts 2007. Hentet 1. november 2006.

[7] Researchers fired up over new battery – MIT News Office

[8] October 19, 2009, technologyreview.com: Next Stop: Ultracapacitor Buses Arkiveret 30. marts 2010 hos Wayback Machine Citat: "...spent the past three years demonstrating the approach with 17 forty-one seat municipal buses on the outskirts of Shanghai...When at these stations, a collector on the top of the bus rises a few feet and touches an overhead charging line..."

[9] University of Central Florida. (2014, June 2). Breakthrough in energy storage: Electrical cables that can store energy. ScienceDaily Citat: "...In other words, Thomas and his team created a supercapacitor on the outside of the copper wire. Supercapcitors store powerful energy, like that needed to start a vehicle or heavy-construction equipment..."

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]