20 januari 2023

Supercondensators

 Supercondensators

Ik experimenteer veel met supercondensators en ik vind het fascinerend hoeveel stroom ze kunnen opslaan. Ik heb een 3000 Farad van 2,8 volt in huis en kan daar al wat mee. Ik heb een experiment gedaan met een upconverter die deze 2,8 volt omzet naar 12 volt en hiermee voor een lange tijd een 12 volt ledstring laten branden.

Hier wat meer informatie:

Een supercondensator, ook wel ultracondensator genoemd, is een type condensator dat een grote hoeveelheid elektrische energie kan opslaan in een kleine fysieke ruimte. In tegenstelling tot traditionele condensatoren, die energie opslaan door de accumulatie van elektrische lading op twee geleidende platen, slaan supercondensatoren energie op in een elektrische dubbele laag die wordt gevormd op het oppervlak van een geleidend materiaal, zoals actieve kool. Hierdoor kunnen zij een veel hogere energie- en vermogensdichtheid hebben dan traditionele condensatoren.

Supercondensatoren worden op verschillende manieren gebruikt, onder meer in energieopslagsystemen, vermogenselektronica en vervoer. In sommige toepassingen kunnen zij worden gebruikt als alternatief voor batterijen, aangezien zij een langere levensduur hebben en sneller kunnen worden opgeladen en ontladen. Zij kunnen ook worden gebruikt in combinatie met batterijen om de algemene prestaties van een systeem te verbeteren.

Supercondensatoren zijn beschikbaar in een groot aantal maten en ontwerpen, en kunnen worden gemaakt van een verscheidenheid aan materialen, waaronder actieve kool, grafeen en metaaloxiden. De prestaties van een supercondensator worden bepaald door een aantal factoren, waaronder de oppervlakte van het geleidende materiaal, de dikte van de elektrische dubbele laag en de gebruikte elektrolyt.

Over het geheel genomen zijn supercondensatoren een veelbelovende technologie met een breed scala van potentiële toepassingen. Naarmate het onderzoek en de ontwikkeling van de supercondensatortechnologie voortschrijden, wordt verwacht dat de energiedichtheid en de vermogensdichtheid ervan zullen blijven verbeteren, waardoor zij in bepaalde toepassingen een nog levensvatbaarder alternatief worden voor batterijen.

Supercondensatoren kunnen worden ingedeeld in twee typen op basis van de manier waarop zij energie opslaan: elektrostatisch en elektrochemisch.

Elektrostatische supercondensatoren slaan energie op door de accumulatie van elektrische lading op het oppervlak van een geleidend materiaal, zoals actieve kool. Zij hebben een zeer hoge capaciteit maar een lage energiedichtheid. Zij staan ook bekend als elektrische dubbellaagse condensatoren (EDLC's) of supercondensatoren van type 1.

Elektrochemische supercondensatoren, ook bekend als pseudocapacitors of supercondensatoren van type 2, slaan energie op door middel van een omkeerbare chemische reactie die plaatsvindt op het grensvlak tussen het geleidende materiaal en een elektrolyt. Zij hebben een lagere capaciteit dan elektrostatische supercondensatoren, maar een hogere energiedichtheid.

Hybride supercondensatoren zijn een combinatie van type 1- en type 2-supercondensatoren. Zij zijn een combinatie van twee condensatoren, de ene is een EDLC en de andere een pseudocapacitor.

Supercondensatoren hebben een aantal voordelen ten opzichte van batterijen, waaronder een langere levensduur, het vermogen om een groter aantal laad- en ontlaadcycli te doorstaan, en snellere laad- en ontlaadtijden. Zij belasten het milieu ook relatief weinig in vergelijking met batterijen, wat voor bepaalde toepassingen nuttig kan zijn.

Supercondensatoren hebben echter ook enkele beperkingen. Zij hebben momenteel een lagere energiedichtheid dan batterijen, waardoor zij niet voor alle toepassingen geschikt zijn. Ook zijn de kosten per eenheid opgeslagen energie hoger dan bij batterijen.

Supercondensatoren zijn een veelbelovende technologie met een groot aantal potentiële toepassingen. Zij hebben voordelen ten opzichte van batterijen, zoals een langere levensduur, een snellere laad- en ontlaadtijd en een gering milieueffect. Momenteel hebben zij echter een lagere energiedichtheid en zijn zij duurder per eenheid opgeslagen energie. Naarmate het onderzoek naar en de ontwikkeling van de supercondensatortechnologie voortschrijden, zullen deze beperkingen naar verwachting worden overwonnen, waardoor zij in bepaalde toepassingen een nog levensvatbaarder alternatief voor batterijen zullen worden.

De grootste supercondensatoren die momenteel op de markt zijn, hebben doorgaans een capaciteit van enkele honderden tot enkele duizenden farads. Deze supercondensatoren worden hoofdzakelijk gebruikt in grootschalige energieopslagsystemen en industriële toepassingen.

Sommige fabrikanten bieden bijvoorbeeld supercondensatoren aan met een capaciteit tot 3000 Farads; deze zijn bedoeld voor toepassingen met een hoog vermogen, zoals in elektrische bussen, trams en treinen. Zij worden gebruikt in combinatie met batterijen voor regeneratief remmen en voor het besparen van piekvermogen.

Een ander voorbeeld, supercondensatoren met een capaciteit tot 5000 Farads, zijn beschikbaar voor energieopslagtoepassingen op netwerkschaal. Deze supercondensatoren kunnen grote hoeveelheden energie snel opslaan en ontladen, waardoor zij nuttig zijn om het netwerk in evenwicht te houden tijdens perioden van grote vraag.

Opgemerkt zij dat de capaciteit van een supercondensator niet de enige factor is die de prestaties ervan bepaalt. Andere belangrijke factoren zijn de spanning, de vermogensdichtheid en het aantal laad- en ontlaadcycli dat het apparaat aankan.

Kortom, de grootste supercondensatoren die momenteel op de markt zijn, hebben een capaciteit van enkele honderden tot enkele duizenden farads. Deze supercondensatoren worden hoofdzakelijk gebruikt in grootschalige energieopslagsystemen en industriële toepassingen zoals elektrische bussen, trams, treinen, energieopslag op netniveau en andere toepassingen met een hoog vermogen.

De "beste" supercondensator hangt af van de specifieke toepassing en de eisen van de gebruiker. Verschillende supercondensatoren hebben verschillende kenmerken en presteren beter in bepaalde toepassingen.

Zo hebben supercondensatoren op basis van actieve kool een hoog specifiek oppervlak, waardoor zij zeer geschikt zijn voor toepassingen met een hoog vermogen, zoals regeneratief remmen in elektrische voertuigen. Supercondensatoren op basis van grafeen daarentegen hebben een hoog geleidingsvermogen, waardoor zij zeer geschikt zijn voor energierijke toepassingen zoals energieopslag op netwerkschaal.

Supercondensatoren gemaakt met metaaloxiden, zoals pseudocapacitoren, hebben een hoge energiedichtheid, waardoor zij geschikt zijn voor toepassingen die een hoge energieopslag in een kleine ruimte vereisen, zoals draagbare elektronische apparaten, noodstroomvoorziening en energiewinning.

Hybride supercondensatoren zijn ook een goede optie, zij zijn een combinatie van type 1 en type 2 supercondensatoren, zij hebben de voordelen van beide typen, hoge vermogensdichtheid en hoge energiedichtheid.

Bij het kiezen van een supercondensator is het belangrijk rekening te houden met factoren zoals de vereiste capaciteit, de spanning, de vermogensdichtheid en het aantal laad- en ontlaadcycli dat het apparaat aankan. Ook de kosten, de omvang en het milieueffect van het apparaat moeten in aanmerking worden genomen.

Om kort te zeggen, de "beste" supercondensator hangt af van de specifieke toepassing en de eisen van de gebruiker. Verschillende supercondensatoren hebben verschillende kenmerken en presteren beter in bepaalde toepassingen. Supercondensatoren op basis van geactiveerde koolstof zijn zeer geschikt voor toepassingen met een hoog vermogen, supercondensatoren op basis van grafeen zijn zeer geschikt voor toepassingen met veel energie en supercondensatoren op basis van metaaloxiden hebben een hoge energiedichtheid en zijn geschikt voor toepassingen waarbij veel energie moet worden opgeslagen in een kleine ruimte. Hybride supercondensatoren zijn ook een goede optie omdat zij de voordelen hebben van beide typen, hoge vermogensdichtheid en hoge energiedichtheid.

Verdere ontwikkelingen in de toekomst:

Er zijn verschillende nieuwe ontwikkelingen gepland voor de toekomst van de supercondensatortechnologie. Onderzoekers en fabrikanten werken aan de ontwikkeling van nieuwe materialen, ontwerpen en fabricagetechnieken om de prestaties van supercondensatoren te verbeteren en ze levensvatbaarder te maken voor een groter aantal toepassingen.

Enkele van de nieuwe ontwikkelingen die gepland zijn voor de toekomst van de supercondensatortechnologie zijn:

Ontwikkeling van nieuwe materialen: Onderzoekers werken aan de ontwikkeling van nieuwe materialen met verbeterde eigenschappen zoals een hoger geleidingsvermogen, een hoger specifiek oppervlak en een grotere stabiliteit. Deze materialen omvatten grafeen, koolstofnanobuizen en metaal-organische kaders (MOF's).

Ontwikkeling van nieuwe elektrolyten: Onderzoekers werken aan de ontwikkeling van nieuwe elektrolyten met verbeterde eigenschappen zoals een hoger geleidingsvermogen, een hogere stabiliteit en een betere thermische stabiliteit. Deze elektrolyten omvatten ionische vloeistoffen en elektrolyten in vaste toestand.

Ontwikkeling van nieuwe fabricagetechnieken: Onderzoekers werken aan de ontwikkeling van nieuwe fabricagetechnieken om de prestaties van supercondensatoren te verbeteren. Deze technieken omvatten 3D printen en roll-to-roll productie.

Ontwikkeling van nieuwe ontwerpen: Onderzoekers werken aan de ontwikkeling van nieuwe ontwerpen voor supercondensatoren om hun prestaties te verbeteren en ze geschikter te maken voor specifieke toepassingen. Deze ontwerpen omvatten asymmetrische supercondensatoren en gestapelde supercondensatoren.

Naast bovengenoemde ontwikkelingen werken onderzoekers ook aan de ontwikkeling van supercondensatoren die bij hoge temperaturen kunnen werken, waardoor ze geschikt zouden zijn voor gebruik in ruwe omgevingen. Zij werken ook aan de ontwikkeling van supercondensatoren die kunnen worden geïntegreerd in stoffen en andere flexibele materialen, waardoor zij geschikt zijn voor gebruik in draagbare elektronica en andere flexibele apparaten.

Kortom, er zijn verschillende nieuwe ontwikkelingen gepland voor de toekomst van de supercondensatortechnologie, waaronder de ontwikkeling van nieuwe materialen, elektrolyten, fabricagetechnieken, ontwerpen en de integratie van supercondensatoren in flexibele materialen. Deze nieuwe ontwikkelingen zullen naar verwachting de prestaties van supercondensatoren verbeteren en ze levensvatbaarder maken voor een groter aantal toepassingen, waaronder ruwe omgevingen en flexibele apparaten.

Chris de professor

Geen opmerkingen:

Een reactie posten

Opmerking: Alleen leden van deze blog kunnen een reactie posten.

Komende dagen zal waarschijnlijk geen nieuwe artikelen komen omdat de professor fysiek en mentaal uitgeschakeld is. We houden jullie op de h...