Ultra-capacitor

Супер-конденсаторы (ионисторы) серии MC2600 фирмы Maxwell Technologies, ёмкостью 2600 фарад.

Ионистор (супер-конденсатор, ультра-конденсатор) — конденсатор с органическим электролитом, «обкладками» в котором служит двойной электрический слой на границе раздела электрода и электролита.

В связи с тем, что толщина двойного электрического слоя (то есть расстояние между «обкладками» конденсатора) очень мала, ионисторы имеют бо́льшие ёмкости по сравнению с обычными конденсаторами того же размера. К тому же, использование двойного электрического слоя вместо обычного диэлектрика позволяет намного увеличить площадь поверхности электрода (например, путём использования пористых материалов, таких, как активированный уголь или вспененные металлы). Типичная ёмкость ионистора — несколько фарад, при номинальном напряжении 2—10 вольт.

История создания

Сравнение конструктивных схем трёх конденсаторов. Слева: «обычный» конденсатор, в середине: электролитический, справа: ионистор

Первые ионисторы были разработаны компанией Standard Oil Company в 1966.

В 1997 году исследователи из CSIRO разработали супер-конденсатор, который мог хранить большой заряд за счёт использования плёночных полимеров в качестве диэлектрика. Электроды были изготовлены из углеродных нанотрубок. У обычных конденсаторов удельная энергия составляет 0,5 Вт·ч/кг, а у конденсаторов PET она была в 4 раза больше.

В 2008 году индийские исследователи разработали опытный образец ионистора на основе графеновых электродов, обладающий удельной энергоёмкостью до 32 Вт·ч/кг, сравнимую с таковой для свинцово-кислотных аккумуляторов (30—40 Вт·ч/кг)^[1].

Преимущества

С появлением ионисторов стало возможным использовать конденсаторы в электрических цепях не только как преобразующий элемент, но и как источник тока. Такие элементы имеют несколько преимуществ над обычными химическими источниками тока — гальваническими элементами и аккумуляторами:

• Высокие скорости зарядки и разрядки.
• Малая деградация даже после сотен тысяч циклов заряда/разряда.
• Малый вес.
• Низкая токсичность материалов.
• Высокая эффективность (более 95 %).
• Неполярность (хотя на ионисторах и указаны «+» и «−», это делается для обозначения полярности остаточного напряжения после его зарядки на заводе-изготовителе).

Недостатки

• Удельная энергия меньше (3—5 Вт·ч/кг при 30—40 Вт·ч/кг для батареек).
• Напряжение зависит от степени заряжённости.
• Возможность выгорания внутренних контактов при коротком замыкании.
• Малый срок службы (сотни часов) на предельных напряжениях заряда.

См. также

• Конденсатор
• Honda FCX Clarity‎

Срок службы ионисторов велик. Проводились исследования по определению максимального числа циклов заряд-разряд. После 100000 циклов не наблюдалось ухудшения характеристик

Примечания

1. ↑ S.R.C.Vivekchand; Chandra Sekhar Rout, K.S.Subrahmanyam, A.Govindaraj and C.N.R.Rao (2008). "Graphene-based electrochemical supercapacitors". J. Chem. Sci., Indian Academy of Sciences 120, January 2008: 9−13.

Ссылки

• Параметры отечественных ионисторов
• Дмитрий Спицын