エネルギーは非常に興味深い分野であり、長年にわたって急速に発展してきました。Habréは、代替エネルギー源、Maskのバッテリー、電気自動車などに関するさまざまな記事を公開しています。
しかし、あまり触れられていないトピックが1つあります。これらはスーパーキャパシタです。この記事はそれらに捧げられており、スーパーキャパシタの本質、スコープを明らかにし、さらにこれらのシステムが使用されているさまざまな業界（業界、輸送など）の事例について説明しています。
スーパーキャパシタ、あなたは何ですか？
私たちは皆、バッテリーが何であるかを知っています-それは放電電流によって制限される一定の電力の源です。バッテリーは大きくても小さくてもよく、車両からおもちゃまで広く使用されています。
しかし、この記事はスーパーキャパシターに関するものなので、それらについて話す時が来ました。したがって、スーパーキャパシタは一定ではなくインパルスパワーのソースです。これは、同等の内部抵抗によってのみ制限されます。これにより、エレメントは実際には短絡電流で動作できます。
しかし同時に、バッテリーとは異なり、強力なエネルギーパルスではありますが、短期間の発生源です。したがって、スーパーキャパシタは、短期間で高電力が必要な場合に使用されます。
スーパーキャパシタは、スーパーキャパシタとも呼ばれます。これらのセルは通常、電解液に浸された2つの電極とセパレーターで構成されています。後者は、反対の極性を持つ2つの電極間の電荷の移動を防ぐために必要です。
スーパーキャパシターには、高出力と低内部抵抗という2つのプラスの特性があり、コンデンサーや蓄電池とは異なります。スーパーキャパシターの最も一般的な電極材料は活性炭です。これには、非常に大きな表面積と電荷間の小さな分離など、2つの重要な特徴があります。
もう1つの良い点は、スーパーキャパシタの長い貯蔵寿命と長い耐用年数です。これはすべて、エネルギー貯蔵の特性によるものです。したがって、スーパーキャパシタは電荷を分離することによって機能します。このプロセスは簡単に元に戻せるので、スーパーキャパシタは非常に迅速にエネルギーを放出できます。
ここで、スーパーキャパシタの特性の定義について少し説明します。主な特性がアンペア時で測定される静電容量であるバッテリーとは異なり、スーパーキャパシターの場合、これはファラッドです。スーパーキャパシタのエネルギーを決定するための式は次のとおりです。
エネルギー（J）= 1/2 *静電容量（F）*電圧の2乗（V）
スーパーキャパシタにはいくつかの種類があり
ます。•二重層、またはDSC。
•疑似コンデンサ。
•ハイブリッドコンデンサ。
最初のケースでは、システムは電解質で満たされたセパレーターによって分離された2つの多孔質電極で構成されています。エネルギー供給は、非常に大きな電位差を持つ電極上の電荷の分離から来ます。
2つ目は、システムに2つの固体電極が含まれ、エネルギー節約の2つのメカニズムに基づいています。これらはファラデープロセスと静電相互作用です。
3番目のオプションは、コンデンサとバッテリー間の移行オプションです。ここの電極は異なる材料でできており、電荷の蓄積は異なるメカニズムのおかげで実行されます。
スーパーキャパシタはどこで使用できますか？
非常に論理的な答えです。エネルギーをすばやく大量に与える必要がある業界では。特に、次のような場合があります。
•代替エネルギー、燃料を使用したエネルギー貯蔵、風と太陽の波。
•輸送システム-これは、自動車、ハイブリッド電気自動車、機関車などのエンジン始動です。
•家庭でのエネルギー貯蔵-たとえば、太陽電池や風力タービンが使用されている場所。
•スーパーキャパシタが短期間の電源として使用される電子機器。
•UPS-小さいものと非常に大きいものの両方。無停電電源システムでは、スーパーキャパシタを燃料電池やその他の電源と組み合わせて使用できます。
•従来の電力工学。重要な負荷が避けられないが、すべてのものとすべての人の中断のない操作が必要な領域。これらは、空港、通信塔、病院などです。
•さまざまなサイズと容量の電子機器。
風力エネルギーと太陽エネルギーに関しては、ここでスーパーキャパシターを使用して、リチウムイオン貯蔵装置とスーパーキャパシターに基づく貯蔵装置の両方を含むハイブリッドエネルギー貯蔵システムを展開する必要があります。
の例
それらの多くを引用することができますが、最も明白な3つに限定するのが合理的です。
周波数制御された電気駆動。ここでは、電圧が低下し、10秒以内の短期間の停電が発生した場合に、スーパーキャパシタが必要になります。このようなドライブは、生産施設の継続的な技術サイクル領域で使用されます。さらに、スーパーキャパシタは、企業や、オブジェクトにガス、水、熱、エネルギーなどを供給するシステムで使用する必要があります。コンプレッサーステーション、ボイラー室、ポンプ場などで。
無停電電源装置。この場合、スーパーキャパシタは、技術プロセスの継続性に問題を引き起こす電圧降下を補償することを可能にします。ここでは、産業やさまざまな種類のインフラストラクチャ（輸送など）を含む大きなオブジェクトについて説明します。
特にスーパーキャパシタは、チェコ共和国のシュコダ工場、つまり車体を塗装するためのロボットワークショップで使用されています。何らかの理由で染色プロセスが停止した場合は、体をサイクルの最初に戻す必要があります。
風力タービンの出力の調整。代替エネルギーの大きな問題は、タービン出力を同じレベルに維持することの難しさです。風速が速く、風自体が強いほど、より多くのエネルギーが生成されます。それぞれ低いほど、エネルギーは少なくなります。その結果、タービンの出力は変動する可能性があり、非常に大きくなります。
この場合、スーパーキャパシタは、一度にいくつかの方法で役立ちます。
•短期間の電圧障害時に電源を同じレベルに維持する。
•再生可能エネルギー源が集中している送電および配電ネットワークの周波数と電圧の安定化を確保します。
スーパーキャパシタはロシアで製造されていますか？
はい、数年前の ハブレで、NUSTMISisが国内企業がスーパーキャパシタの生産を開始する道を開く技術を開発したというニュースが発表されました。
そのため、2017年にTEEMPは、ヒムキでそれらをベースにした高効率のスーパーキャパシタとモジュールの生産を開始しました。さらに、これらはすべて純粋にロシアの開発です。ちなみに、TEEMPは、積層ケースでフラットな単一セルを生成します。これは、スーパーキャパシタ、リチウムイオン電池、金属空気電流源などの有機電解質を使用した化学電流源で使用できます。
同時に、TEEMPは、独自の特許取得済みの設計のセルを生成します。これは、表面全体に電流が集まるプリズムセルです。そして、これはその独自性を示すためではなく、純粋に実用的な観点から行われました。表面全体に分散された電流収集により、熱場の均一性が保証され、それによって劣化プロセスが遅くなり、スーパーキャパシタの耐用年数が延長されます。
TEEMP製品は多くの点でユニークです。同社のスーパーキャパシタモジュールは、-60°Cまでの温度で正常に動作します。それらは低い内部抵抗によって区別されます、それはそれらが大きなインパルス電流を提供することができることを意味します。セルとモジュールの独自の設計により、スーパーキャパシタアセンブリの重量とサイズを同様のデバイスと比較して30％削減できます。
乾燥残留物中
結論として、スーパーキャパシタの長所と短所を示して要約することができます。それらのいくつかは上で言及されていますが、今のところそれらをすべて別々にリストする価値があります。
したがって、利点は次のとおりです
。•1ファラッドあたりのエネルギー貯蔵デバイスのコストが比較的低い。
•非常に高い電力密度。
•95％以上に達するサイクルの高効率。
•信頼性、長い耐用年数。
•広い動作温度範囲。
•パラメータが変更されていない膨大な数のサイクル。
•高速の充電と放電。
•ゼロまでの放電の許容範囲。
•比較的軽量。
短所：
•エネルギー密度が比較的低い。
•高度な自己放電。単位要素あたりの低電圧。
短所よりも長所があり、そのおかげでこの技術はますます多くの業界で積極的に導入されています。現在、スーパーキャパシタの比容量は増加していますが、逆に充電時間は減少しています。一定の限界に達すると、一部の地域ではバッテリーをスーパーキャパシターに完全に交換することについて話し合うことができますが、これは一般的にはすでに行われています。