Ultrakondensatory mogą konkurować z bateriami
Podczas VLSI Circuits Symposium in Honolulu inżynierowie z MIT-u pokazali układ scalony, który przezwycięża jeden z ostatnich poważnych problemów związanych z wykorzystywaniem ultrakondensatorów. Dzięki ich pracom urządzenia takie mogą zastąpić baterie jako źródło zasilania elektroniki.
Superkondensatory mają olbrzymie zalety w porównaniu z bateriami. Charakteryzuje je wysoka gęstość energetyczna, można je bardzo szybko ponownie ładować i wytrzymują niemal nieograniczoną liczbę cykli ładowania i rozładowywania. Jednak ich poważną wadą jest fakt, że w miarę rozładowywania ultrakondensatorów znacząco spada też napięcie. Gdy np. w kondensatorze pozostaje około 25% pierwotnej ilości energii, napięcie spada aż o 50%. To zdecydowanie zbyt dużo dla współczesnej elektroniki, która pracuje w wąskich zakresach napięcia, a duże spadki mogą oznaczać pojawienie się błędów np. podczas operacji zapisu/odczytu.
Naukowcy z MIT-u wpadli na pomysł, w jaki sposób można wykorzystać niemal całą energię z ultrakondensatora, a jednocześnie nie dopuścić do dużych spadków napięcia. Opracowali oni układ scalony o wymiarach 1,3x1,4 milimetra, w którym zamknęli cztery 2,5 woltowe, 250-milifaradowe ultrakondensatory połączone równolegle. Gdy poziom energii w kondensatorach wyniesie 25% poziomu pierwotnego, a napięcie w każdym z nich spadnie do 1,25 V (co było punktem odniesienia), układ przekierowuje połączenia pomiędzy kondensatorami, tak, że tworzą one dwie pary urządzeń, dostarczając ponownie napięcia rzędu 2,5 volta. Oczywiście z czasem energia nadal jest zużywana, a napięcie spada. Jednak zaproponowane przez MIT rozwiązanie sprawa, że można zużyć aż 98% energii w superkondensatorze, a nie, jak dotychczas, tylko 75%.
Po naładowaniu kondensatorów układ automatycznie zmienia połączenia między nimi tak, że ponownie pracują jak urządzenia niezależne. Do czasu, gdy pojawi się konieczność ponownego połączenia ich w pary.
Teraz uczeni chcą zbudować małe wszczepiane urządzenie medyczne, które zamiast dotychczas wykorzystywanych baterii, będzie używało superkondensatorów.
Komentarze (5)
TJdot, 22 czerwca 2010, 23:09
Może i szybkie ładowanie jest przydatne, ale raczej wolał bym zobaczyć baterie z większą gęstością lub rozpowszechnienie ogniw paliwowych.
Przemek Kobel, 23 czerwca 2010, 12:59
Tłumacząc to na polski, wynalazek zmienia układ połączeń z równoległego na szeregowy. I od razu zonk: dwa takie same kondensatory połączone szeregowo mają połowę pojemności każdego z osobna. Ponieważ wcześniej były połączone równolegle (co dawało efekt podwojenia pojemności), po przełączeniu łączny spadek pojemności jest czterokrotny. Nie prościej byłoby zastosować przetwornicę typu boost, np. powiększone wersje tych ze sterowników LED (pracują przy napięciach od 0,7 wolta wzwyż)? Wtedy straty wyniosłyby najwyżej 35%.
waldi888231200, 24 czerwca 2010, 15:07
To jest powyżej możliwości umysłowych tych naukowców. Do tego super kondensator według nich to 250mili Faradów , na giełdzie można kupić 4Farady a na Allegro 32Farady i to 12Volt co klasycznie trzeba na 5V zamienić (G1) zwykłą samochodową ładowarką USB.
wilk, 25 czerwca 2010, 12:25
Dlatego też one nie są po przełączeniu od razu całkowicie szeregowo połączone, a w dwie szeregowe pary równoległe. Dopiero w drugim przełączeniu tak się dzieje. Dzięki temu lepiej wykorzystana jest obciążalność.
Brawo! Kup mi 32 Farady o podobnym rozmiarze.
Do autora: Źródło nie wspomina jasno, jakoby owe kondensatory były zamknięte w tym chipie: "The 1.3- by 1.4-millimeter chip uses four 2.5-volt, 250-millifarad ultracapacitors [...]", aczkolwiek z racji wspomnianych planowanych zastosowań nie sądzę, by były znacznych rozmiarów.
waldi888231200, 25 czerwca 2010, 20:23