Что такое ионистор, и где его используют
Ионисторы — новый класс источников питания. По функции ионисторы очень близки к мощным конденсаторам. По факту они нашли свое место в технологических цепочках, и оно находится между традиционными конденсаторами и постоянными источниками тока. Под ионисторами надо понимать суперконденсаторы, ультраконденсаторы.
Немного истории вопроса
Однако через 9 лет после этого компания Standard Oil, которая работала над созданием топливных элементов, вдруг обнаружила эффект двухслойного конденсатора, который предоставлял возможность суперконденсатору эффективно функционировать.
Превращать в бизнес свое изобретение компания не стала. Однако она оформила лицензию на NEC. В 1978 году она решила продать данную технологию в качестве «суперконденсатора» для компьютеров. В СССР о EDLC стало известно в 1978 году, когда была опубликована статья в журнале «Радио».
В 1982 году компания PRI Ultracapacitor создала первые суперконденсаторы для мощного оборудования. И лишь спустя 8 лет был достигнут прогресс как в материалах, так и в методах производства.
ВАЖНО! В итоге повышение производительности привело к тому, что уменьшилась себестоимость ионисторов. Они получили дальнейшее развитие и перешли в промышленную аккумуляторную технологию, которая предусматривает применение специальных электродов и электролита.
Ионистор. Что это такое?
Свойства у ионистора такие, что они представляют собой нечто среднее между аккумулятором и конденсатором. Его устройство подобно устройству конденсатора с двойным электрическим слоем. Вот почему на англоязычных сайтах ионисторы называют EDLC – Electric Double Layer Capacitor. На электросхемах их принято обозначать символом R1.
Конструкция EDLC имеет полную аналогию с конструкцией электролитических конденсаторов. У них пара фольговых электродов, а также электролит, сепаратор и фольга. Сепаратор расположен между электродами. Фольга свертывается или складывается и приобретает форму. Как правило, это прямоугольник или цилиндр.
ВАЖНО! Данная сложенная форма находится в закрытом корпусе. Он герметичен и пропитан электролитом. А вот он отличается от того, который применяется в обычных электролитических конденсаторах.
Для сохранения электрического заряда EDLC применяет пористые материалы. Они служат разделителями для того, чтобы хранить ионы в порах на атомном уровне. Активированный уголь считается самым распространенным материалом в современных EDLC. Но тот факт, что этот углерод не стал хорошим изолятором, приводит к тому, что максимальное рабочее напряжение ограничивается до 3 В.
ВАЖНО! Активированный уголь – материал вовсе не идеальный. Ведь носители заряда можно сопоставить по размеру с порами в материале. А некоторые из них способны пробиться в поры более мелкие. А это приводит к тому, что появляется утечка. Также емкость для хранения становится меньше.
Принцип работы EDLC
Емкость конденсатора прямо пропорциональна площади его обкладок. А потому, чтобы иметь большую емкость, нужно, чтобы была обширная площадь обкладок. Этим и можно объяснить тот факт, что электроды ионистора, как правило, делают из вспененного углерода. Именно он дает значительную площадь «обкладок».
Сепаратор разделяет электроды. Они в твердом электролите. Сепаратор предотвращает короткое замыкание между электродами. Кристаллический электролит из рубидия, серебра и йода предоставляет возможность создать ионисторы, у которых высокая емкость и низкий саморазряд. Они противостоят и низким температурам.
Электрохимическая реакция, которая протекает в ионисторе, приводит к тому, что отдельные электроны покидают электроды. И тогда электроды заряжаются положительно. Отрицательные ионы притягиваются из электролита. Они устремляются к электродам, которые заряженный положительно электродам. Так образуется электрический слой.
ВАЖНО! Ионистор полярный. Вот почему, когда он включен в схему, нужно следить за соблюдением правильной полярности.
Предназначение EDLC
Когда применяешь ионисторы вместе с аккумуляторными батареями, то они способны поднять их эффективность. Они также могут сделать меньше вес и размер батарей. Это вполне реально за счет того, что подается дополнительное питание во время пиковых нагрузок.
ВАЖНО! С большой вероятностью можно сказать, что перспективе на них станут функционировать портативные электронные устройства, электрокары. Как и все то, что сейчас действует с помощью аккумулятора. Есть здесь одно существенное достоинство: хватит всего несколько минут для того, чтобы их зарядить. Незаменимы ионисторы и тогда, когда необходимо много циклов заряда-разряда в условиях энергопотребления на короткий срок.
Перечислим отдельные сферы, в которых успешно используются ионисторы:
- питание бытовой электроники и кухонных приборов,
- питание светодиодов и датчиков,
- аккумулирование энергии,
- ветровая энергетика,
- медицинское оборудование,
- поддержание питания электронных замков.
Недостатком ионисторов является малое рабочее напряжение. До 2,7 вольта на элемент. В результате появляется необходимость собирать ионисторы в батареи. Отметим также достаточно высокую стоимость. За аккумуляторы и конденсаторы мы платим меньше.
|
|