Tehnologie - supercapacitori

[Mihaif99]

Imi aduc aminte ca in 2010 niste cervcetatori au castigat premul Nobel pentru materialul bidimensional numit "Graphene", practic un film de carbon de 1 atom grosime.
Uniunea Europeana a a locat un miliard de EUR fonduri de cercetare in acest domeniu, iar companii ca Nokia maninca o felie serioasa din acest cascaval.
Scopul: construirea de supercapacitori care sa revolutioneze modul in care stocam energia electrica, si dezvoltarea de procese industriale care sa permita constrirea avantajoasa (dpdv cost) a cestora. Metode erau complicate, costisitoare, se prevedea ca vor trece ani si ani pina cand un supercapacitor care sa conscureze bateriile actuale va putea aparea pe piata.

Pina acum cateva zile cand.....
http://cleantechnica.com/2012/03/17/make-your-own-supercapacitor-with-an-ordinary-dvd/


Ce parere aveti?

[bogdanbuciu]

parerea mea este ca vrei sa-l epuizezi pe Rumpi, sau eventual sa-l ademenesti intr-un topic ca sa putem discuta normal pe celelalte.

[Mihaif99]

Bogdan, "tu chiar nu poti trai fericit daca ratezi vreun prilej de a crea tensiune?..."

   


Acum fara bascalie, as vrea eu sa stiu cate stie enciclopedia Rumpi.
Sorry man ca te-au iritat unele din postarile mele.  Mai ales ca esti un tip pe care il stimez. Macar nu am sustinut aiureli.

Toate cele bune

[Vali]

Se cunoaste ca iarna-i lunga, lumea e prapastioasa etc . Nu uitati ca daca aveti chef sa injurati pe cineva, eu ma ofer primul  . Mai ales ca sunt obisnuit, de pe forumul celalalt. Cu toate astea, mai bine sa nu ajungem sa "discutam" ca pe celalalt forum.

Am citit si eu despre grafen, este intr-adevar o realizare istorica. Dar pentru super-capacitorii viitorului, la fel de importanta e realizarea unui dielectric super-performant. Atata vreme cat dielectricii performanti actuali sunt de obicei polimeri organici comuni, mai trebuie ceva munca de cercetare pana la obtinerea unui dielectric pe masura grafenului.

N-am inteles prea bine cum e cu super-condensatorul facut din dvd, trebuie sa mai citesc, dar asta cred ca maine de-acum .

[bogdanbuciu]

Stati linistiti,
eu cu Silviu(Rumpi) ma stiu personal si asta e felul meu de a glumi pe tema felului in care scrie despre cele mai variate domenii. Dar vara ii trece ca se ia cu treaba.

Nu injur pe Vali ca nu ma elibereaza injuratura scrisa, o sa-l sun sau ii zic cand ne vedem. Dar imi trebuie un motiv, va rog.

Mihai, am observat topicurile, nu iti fa nicio grija, stiu sa disting intre....(nu vreau sa cataloghez).

Graphen, imi aduc aminte cand au anuntat la televizor si am cautat atunci pe wikipedia. Ar putea avea aplicatie in stocarea energiei?

[Vali]

Da, dar nu pe principiul pilei galvanice, ci pe cel al condensatorului. Asta inseamna incarcare foarte rapida. Deci o "baterie" de telefon cu grafen s-ar incarca teoretic in cateva secunde, iar una pentru alimentarea unui autovehicul in cateva minute.

[Mihaif99]

Stati linistiti,
eu cu Silviu(Rumpi) ma stiu personal si asta e felul meu de a glumi pe tema felului in care scrie despre cele mai variate domenii. Dar vara ii trece ca se ia cu treaba.

Nu injur pe Vali ca nu ma elibereaza injuratura scrisa, o sa-l sun sau ii zic cand ne vedem. Dar imi trebuie un motiv, va rog.

Mihai, am observat topicurile, nu iti fa nicio grija, stiu sa disting intre....(nu vreau sa cataloghez).

Graphen, imi aduc aminte cand au anuntat la televizor si am cautat atunci pe wikipedia. Ar putea avea aplicatie in stocarea energiei?

Da!  asta e ideea sa stocheze energie in condesatoarele acelea. Avantajele le-a explicat Vali foarte pe scurt. D-aia a dat un miliard UE ca fond de cercetare

Faza misto e ca baietii astia de la UCLA au descoperit o metoda sa faca capacitoare dinastea cu graphen folosind un DVD writer cu LightScribe. Adica teoretic poate sa le faca oricine!

Sa vedem. Daca e pe bune, ori nu mai auzi nimica despre asta, ori mergem toti cu masini electrice in 10 ani.

Faza nasoala e ca dupa ce vremea promitea sa se incalzeasca aici la mine ninge de azi dimineata si ne-a ingropat aproape!!!!   

Cat despre postul mau mai devreme, pentru cine nu stie, remarca intre ghilimele era o gluma -imi era adresata in alta postare- am schimbat doar numele. Bogdan stie.

[Rumpi]

moah, stai linistiti ca nu ma supar ca nu am de ce, cu atat mai putin pe bogdan. oricum scriu numa despre ce vreau si cand vreau. oricat de multilateral dezvoltat as fi nu pot echivala societatea comunista asa ca vor exista intotdeauna topicuri unde nu voi scrie un cuvintel, nu-i nici un pericol de monopol.
revenind la supracapacitori si la obiectul topicului de fata adica ce au facut baietii de la UCLA. oxidul de grafit se cunoaste de mult si mai nou se studiaza posibilitatea folosirii lui la fabricarea industriala a graphenului. pentru a obtine graphen din oxid de grafit exista mai multe metode, una dintre ele fiind folosirea unei lumini puternice, de exemplu a unui blitz cu xenon. acuma ce au facut baietii de la UCLA este sa aplice oxid de grafit pe o folie de plastic si sa foloseasca un laser pentru a reduce oxidul la graphen. rezulta astfel o folie de plasic acoperita cu graphen. din doua folii din astea despartite de un electrolit (nu un dielectric) si o membrana permeabila la ioni se obtine un supracapacitor. noutatea o reprezinta folosirea unui laser in locul blitzului  cu xenon (desi poate ca si asta a fost incercat inainte, nu stiu ca nu activez in cercetarea de profil si nu o sa stau la lucru sa caut in bazele de date de specialitate daca ei au fost primii sau nu). chestia cu folosirea unei imprimante de etichete e un stunt publicitar ca sa demonstreze cat de ieftin e procedeul lor, UCLA are si alte lasere in dotare decat cele din CD-ROM-uri. cat despre fabricarea casnica a supracapacitorilor inainte sa va apucati de inscriptionari laser trebuie sa fiti in stare sa puneti oxid de grafit pe o folie de plastic.
la toata smecheria asta exista si un "catch" adica pe romaneste un spil. graphenul rezultat din reducerea oxidului de grafit cu lumina nu este pur, ramane destul de mult oxigen pentru a face o diferenta semnificativa fata de graphenul pur. Poate ca laserul a imbunatatit randamentul, nu stiu.
inca o observatie: supracapacitorul e un soi de amestec intre baterie si condensator, foloseste ambele principii pentru stocarea energiei, in proportie variabila dupa tipul constructiv. pentru detalii consultati manualele de fizica si wikipedia in engleza.

promisiunea supracapacitorului, sau de ce da lumea bani grei pe cercetare:
marele avantaj al supracapacitorului fata de baterie este posibilitatea mostenita de la condensator de a stoca si elibera energie instant. toate chimiile de baterie existente sunt limitate la descarcare si incarcare. inchipuiti-va asa: aveti .o piscina si vreti sa faceti baie. asta e bateria sau supracapacitorul ca si cantitate totala de energie stocata. ca sa o umpleti aveti un furtun de gradina pe care il conectati la robinetul casnic. chestia dureaza toata ziua. asta e bateria cu plumb. va plictisiti si va cumparati cel mai mare furtun de incendiu pe care il conectati direct la conducta de pe strada. dureaza vo 2 ore. asta e bateria cu litiu. aveti bani multi si chemati un elicopter de stins incendiile care va rastoarna toata cantitatea de apa in piscina. umplere instanta. asta e supracapacitorul.
mai exista si alte avantaje cum ar fi rezistenta mecanica sporita, posibilitatea folosirii indelungate, dimensiunea etc. de ce nu conducem toti masini electrice ca doar supracapacitoarele exista deja si se folosesc (aveti cu totii in casa prin computere). din doua motive. momentan nici macar supracapacitorul cu graphen nu a depasit densitatea de energie de 100Wh/kg iar chimiile cu litiu sunt toate in jurul acestei valori unele deja bine peste. nu vorbesc exista deja baterii experimentale cu sulf care trec de 350Wh/kg si se vorbeste de o chimie tot pe sulf cu peste 1100Wh/kg. Cand o sa vedem asa ceva in productie nu pot prezice, dar de lucrat la asta se lucreaza. deci momentan cel putin bateria conduce in cursa densitatii energetice desi mai are pana sa ajunga din urma combustibilii fosili cu toata ineficienta de transformare a acestora in lucru mecanic. pentru a fi pe picior egal ne trebuie o baterie sau supracapacitor cu minim 3000 Wh/kg la dimensiunile unei sticle de un litru.
al doilea motiv il reprezinta infrastructura. oricat ar evolua bateriile si supracapacitorii ei trebuie alimentati de undeva. si daca vrem ca alimentarea respectiva sa fie rapida trebuie sa avem la dispozitie electricitatea respectiva. revenind la analogia cu piscina daca vreti rapiditate trebuie sa va cumparati pe langa piscina furtune mai mari sau elicoptere de stins incendii, adica statii de transformare de putere. Sa luam o masina electrica de productie, Nissan Leaf. Masina are o baterie de 360V cu o capacitate de 24kWh. incarcarea la priza casnica europeana (schuko, priza cu pamantare) 230V/10A dureaza vo 8-9 ore (din cauza stecherului). Daca schimbati stecherul cu unul mai sigur (o varianta a aluia mare albastru pe care il vedeti la unele echipamente de putere) si siguranta cu una de 16A dureaza 7 ore. daca mergeti la "benzinaria" dedicata aia au acolo o statie de 50kW unde dureaza 20-30min o incarcare la 80%. statia respectiva e alimentata minim cu trifazic la 380V si 100A. Probabil cu mai mult ca trebuie sa alimenteze mai multe masini odata. acuma inchipuiti-va ca schimbati bateria cu litiu de la leaf cu supracapacitori ca sa dureze incarcarea 2 min. ce statie de incarcare va trebuie ca sa livreze curent 24kWh in 2min.? singurele avantajate in chestia asta sunt orasele cu infrastructura de transport electric (metrou, tramvai, troleu) deoarece acolo exista deja statii locale de transformare la 6-900V DC si cateva sute de A.
Dupa parerea mea pana cand supracapacitoarele nu vor depasi bateriile la Wh/kg in cazul mobilitatii electrice ele vor ramane in aplicatiile specializate unde se folosesc deja si acum respectiv absorptia varfurilor momentane de putere, adica a energiei electrice rezultate din franarea regenerativa. cercetarea merge insa mai departe, nu stim ce ne rezerva viitorul, tehnologia are potential.
rezultatul la toata vorbaria asta este ca totul e in capul nostru. parametrii tehnologici sunt dati de cunostintele momentane ale omenirii iar noi alegem daca vedem aceste lucruri drept limitari sau progrese.

[Mihaif99]

Pai tocmai asta este ideea supercapacitorulii cu graphen si anume densitatea de edergie foarte mare. Procesul de aplkcare a oxidului de grafit e si el trivial. De ce ai folosi laseri puternici, cand instrumentul la indemana e ideal pentru scopul propus. Condensatotul a fost creat, incarcat si a functionat.
Avand in vedere ca informatia vine din lumea stiintifica, cred ca e vorba de mai mult decat vaporware de data aceasta.

[Rumpi]

supercapacitorii cu graphen realizati pana acum au avut 85 Wh/kg adica la nivelul unei baterii NiMH. nu am reusit inca sa aflu ce capacitate au supercapacitorii lor dar promit ca o sa stau la biblioteca sa caut. sper numai sa am acces la revistele in care au publicat nu pot garanta dar in mod normal ar trebui ca suntem abonati la majoritatea celor mari.
va urma.

[Fritz]

Se fabrica si Ultracapacitors... 

http://www.maxwell.com/products/ultracapacitors/docs/1017462_4_installation_guide_and_user_manual_12v_esm.pdf

http://www.maxwell.com/products/ultracapacitors/docs/engine_start_module_military.pdf

Cold cranking 1800 A !!!    Dar se foloseste in paralel cu acumulatorii .

Si un studiu din 2010 in Bucuresti ...( pe la sfarsit ...supercapacitori la tramvaie )
Deci un supercapacitor de tramvai ....are  220F, 600V (un volum de
circa 2m3 si o greutate de circa 2,5 tone) asigura o energie de 5,7 kWh
suficienta pentru compensarea caderii de tensiune.

http://www.urtp.ro/library/evenimente/13mai10/sesiunea3/5ICPESAERPVRadulescu.pdf

[Mihaif99]

supercapacitorii cu graphen realizati pana acum au avut 85 Wh/kg adica la nivelul unei baterii NiMH. nu am reusit inca sa aflu ce capacitate au supercapacitorii lor dar promit ca o sa stau la biblioteca sa caut. sper numai sa am acces la revistele in care au publicat nu pot garanta dar in mod normal ar trebui ca suntem abonati la majoritatea celor mari.
va urma.

Sa ma corectez. Baietii astia de la UCLA sustin ca supercapacitorii lor cu graphen printati prin tehnica descrisa in articol au un potential de densitate foarte mare. Adica e doar un "claim" deocamdata.
Din articol:

Laser Scribing of High-Performance and Flexible Graphene-Based Electrochemical Capacitors

ABSTRACT

Although electrochemical capacitors (ECs), also known as supercapacitors or ultracapacitors, charge and discharge faster than batteries, they are still limited by low energy densities and slow rate capabilities. We used a standard LightScribe DVD optical drive to do the direct laser reduction of graphite oxide films to graphene. The produced films are mechanically robust, show high electrical conductivity (1738 siemens per meter) and specific surface area (1520 square meters per gram), and can thus be used directly as EC electrodes without the need for binders or current collectors, as is the case for conventional ECs. Devices made with these electrodes exhibit ultrahigh energy density values in different electrolytes while maintaining the high power density and excellent cycle stability of ECs. Moreover, these ECs maintain excellent electrochemical attributes under high mechanical stress and thus hold promise for high-power, flexible electronics.



Sit-ul de mai jos contine toate link-urile de care este nevoie despre subiect:
http://evmc2.wordpress.com/2013/02/22/how-to-make-a-graphene-supercapacitor/

Fritz: Aia e cu totul alta idee, te referi la supercapacitorii "traditionali" care se afla deja pa piata si sunt destul de ieftini.
Supercapacitorii despre care vorbesti a putere momentana foarte mare, dar se descarca foarte repede. Sunt excelenti pentru pornirea unui motor, atata timp cat nu faci vreun scurtcircuit
Ma gandeam chiar sa imi pun asa ceva pe barca, exclusiv pentru pornire. Ma gandeam la  o unitate de 16 volti, construita artizanal,  pe care sa o incatrc de la bateria deep cycle, sau cu un mic panou solar. Vreau sa scap de a doua baterie. La bateria "deep cycle" nu voi renunta.

[Fritz]

Am vazut pana si filmuletele pe Youtube ...cu dvd-writerul...
Probabil ca va fi ceva de viitor ...A produce energie nu e mare lucru...Cateodata cade din cer, chiar mai multa decat avm nevoie.  A o pune de-o parte e problema.
La noi ...ultimii consumatori nu o sa ajunga asa devreme. 
Astea se cunosc din 93...Uite un pdf ( e in germana ) ...din 1996. Nu-ti sparge capul sa citesti ...Doar asa ca fapt divers... Pe youtub explica un tip mult mai bine ...cum se fac legaturile...in plan si in spatiu.
Inca acest proiect in Europa e platit cu bani grei...
Un capacitor cat de cat serios poti sa-ti faci din elemente de  430 farazi  ...430x6=2580 F    tot de la Maxwell ...
Am pus o poza.  La16 V .  Si faci din cati elementi ai nevoie.  In paralel cu bateria Deep ...incarcata solar , sau de catre motor...nu face altceva decat sa-ti de curentul ala mare pt pornire, timp de 3 secunde...
Dar nu cred ca e ceva ieftin inca ...
Eu am avut baterie pe barca...O baterie pe gel de 33 Ah.  Dar nu porneam cu ea. Porneam numai la sfoara . Bateria era pt. gps...radio...lumini .  Pornirea la sfoara.  E cea mai ieftina si faci si miscare. 
Deci bateria pe gel ...panou solar, si de a doua ai scapat...Tragi de sfoara.
 

[Mihaif99]

Referitor la supercapacitorii "clasici" de la Maxell. Nici o legatura insa cu ideea initiala a capacitorilor cu graphen printati.

Motorul nu are sfoara, iar cu bateria deep porneste cam aiurea. Mai ales la sf zilei cand este epuizata. O baterie suplimentara pt pornire este necesara. In loc de o baterie normala vreau sa folosesc supercapacitori. Am gasit de ocazie supercapacitori Maxell Maxwell 2.7v 2600 Farad (video 2) cam la 10$ bucata In video tipul spune ca a gasit cu  6$ bucata. Ma gandeam sa fac o baterie de 6 capacitori. Experienta altora (Video2 cu supercapacitorul masiv) spune ca poti sa faci 10 - 15 porniri succesive fara probleme.  Isi pastreaza energia cateva zile. Il incarci la inceputul partidei de la baeteria deep, sau e gata incarcat de la un panouash solar.  Il tii in circuit numai cu motorul. Bateria deep e un curcuit separat pentru altele:  motor electric, lumini pompa etc etc. Daca se descarca (improbabil), il poti incarca si dintr-o baterie deep care nu mai poate porni un motor.
Scapi de intretinere, incarcare, demontat iarna. Si nu are moarte.

Ultracapacitor model nou (scump)
Ultracapacitors as a car starter Battery.3gp

Ce as vrea eu sa fac cu ultracapacitori de ocazie.
12V BoostPack. Replaces auto battery. Works great!

[Fritz]

De acord. Fara legatura la  capacitorii cu graphen printati...Si nu in viitorul apropiat. Sunt doar studii...sau secrete.
Poti sa faci o baterie de 6 capacitori ...Maxwell, sa pornecti numai cu ei, deconectati de bateria deep.  E clar.
In caz ca nu porneste ,,la sfert" se reincarca la bateria deep...se deconecteaza si din nou ,,start" ...
La 6x6 $ ...mi-as face si eu una. E mai ieftin ca o baterie clasica ...si n-ai treaba cu intretinera...nu prea are moarte...Bateria deep poate tine 10 ani... Nu e recomandat sa pornesti cu ea ...