?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry Share Next Entry
Украинские суперконденсаторы
imbg
Это интервью я в свое время взял по заказу New Scientist Ru. К сожаленью, в мартовский номер вошла только малая часть нашего разговора, и с разрешения всех заинтересованных лиц я публикую тут полный текст интервью, которое взял у украинского физика Юрия Малетина.


Юрий Малетин


Почему везде ваш продукт называют "суперконденсатор", и не можем ли мы его называть как-то иначе?

Суперконденсатор – это торговая марка компании Panasonic. Поэтому в США обычно говорят ultracapacitor. Правильное название (т.е. такое, которое отражает физическую суть изделия) – конденсатор двойного электрического слоя. А приставка СУПЕР или УЛЬТРА просто отражает сверхвысокую емкость этих конденсаторов – до 10 Фарад в одном куб.см. конденсатора.

Еще в 19-ом веке Гельмгольц (Hermann von Helmholtz) ввел в науку понятие о двойном электрическом слое; правда он не изобрел соответствующий конденсатор. Первые патенты были зарегистрированы в США в конце 50-х – начале 60-х годов 20-ого века. Называть его можно аббревиатурой DLC (Double Layer Capacitor), или DL-конденсатор.

В чем принципиальная разница аккумулятора от конденсатора? 

Аккумулятор всегда содержит разные электроды, изготовленные из разных материалов. В ходе разряда один электрод окисляется, другой восстанавливается. Таким образом работает вся масса электродов. Вследствие того, что материалы электродов различны, сразу после сборки аккумулятора он уже (как правило) готов к работе и на его клеммах уже фиксируется разность потенциалов (напряжение). 

В конденсаторе же, как правило, электроды выполнены из одинакового материала (например, нанопористый уголь с высокой удельной поверхностью в обычных суперконденсаторах). Поэтому после сборки суперконденсатора никакой энергии в нем нет: ее нужно сначала накопить, т.е. зарядить конденсатор. Любой конденсатор – это не источник энергии (как аккумулятор), а ее накопитель. В качестве механического аналога можно привести пружину - если мы ее растянем, она уже обладает энергией и способна произвести работу. В конденсаторе мы растягиваем не пружину (механически), а заряды (электрически).



Принципиальная схема конденсатора (рис из статьи в New Scientist Ru)


В свое время вы образовали компанию
APowerCap
. Что с ней теперь?

APowerCap де факто умерла в середине 2009 года, хотя де юре еще существует. Ситуация простая – те, кто взялся инвестировать в разработку суперконденсаторов, оказались финансово несостоятельными. К тому же добавился известный финансовый кризис. В конце 2009 года нашу исследовательскую группу «подхватил» другой инвестор, который предложил и другое имя. Поэтому сейчас компания называется YUNASKO Ltd. с дочерней компанией Юнаско-Украина в Украине, которая зарегистрирована в Лондоне. 

Вы считаете себя украинским или английским ученым? Или сегодня, в глобализированном обществе, это не столь важно?

Наука не бывает американской или украинской – наука развивает весь мир. Но я живу и работаю в Киеве, являюсь гражданином Украины. Не собираюсь менять ни место жительства, ни гражданство, хотя приходилось (в течение нескольких месяцев) работать и за рубежом. И работал с удовольствием и пользой!

В прошлом вы были завкафедрой КПИ? Почему вы не смогли совмещать преподавание и изобретательскую деятельность?

Я заведовал кафедрой физической химии КПИ с 2002 по 2007. Мне нравится преподавать (точнее, общаться с умными студентами). Когда совмещать стало трудно (у завкафедрой много обязанностей помимо чтения лекций), пришлось уйти.

Скажите, как так получилось, что вы совершили прорыв такого уровня? Когда начались работы?

Мы начали в 1989 году – это был спецпроект Минэлектронпрома СССР. Когда мы поняли, что основное преимущество конденсаторов – низкое внутреннее сопротивление (и как следствие – высокая удельная мощность), мы стали исследовать все составляющие этого сопротивления. 

Вы получили первую премию на конкурсе в Силиконовой долине в 2008. Что нового случилось в этом, 2010 году?

Да. Как раз в этом году мы «запустили» новую компанию YUNASKO, о которой мы говорили в начале. И «на волне энтузиазма» существенно улучшили характеристики наших DL-конденсаторов, в частности, еще более увеличили их удельную мощность.

В YUNASKO сейчас работают более 60-ти человек. Весь основной персонал лаборатории, КБ и Опытного производства сохранился. Пришла и новая способная молодежь. Кроме того, мы более активно начали сотрудничать (или правильнее будет сказать: возобновили сотрудничество) с Академией наук.

 



Screenshot сайта Yunasko


Где может быть использован ваш конденсатор?

Везде, где потребление энергии допускает возможность кратковременных мощных импульсов. А такие ситуации встречаются очень часто. Например, в бытовой электронике. Японская компания NEC Tokin еще в 2004 году сообщала об использовании комбинированных источников энергии (аккумулятор и DLC, соединенные параллельно) в сотовых телефонах, цифровых фотоаппаратах, лэптоп-компьютерах и др. Освобождение аккумулятора от пиковых нагрузок приводило к продлению его жизни в 1.5-2 раза и улучшало безопасность работы всей системы. 

Также DLC уже сейчас используют в ветроэнергетических станциях, системах
UPS («бесперебойники»).Наш же DL-конденсатор массой 1 кг способен выдать мощность такую же, как автомобильный аккумулятор массой 30-40 кг. И это при к.п.д. 95%.

Могут ли конденсаторы быть применены в обычных автомобилях?

DLC способен запустить двигатель лучше, чем аккумулятор, но у аккумулятора много других задач по обеспечению автомобиля электроэнергией. Лучшее решение – комбинированный источник питания, в котором параллельно соединены небольшой аккумулятор и DLC. Последний будет отвечать за запуск двигателя и покрывать другие мощные импульсы (разгон авто, мощные басы в аудиосистеме, и др.). А первый будет обеспечивать остальные потребности, требующие не высокой пиковой мощности, а постоянной в течение длительного времени.

Если необходимость в конденсаторе столь очевидна, почему ж их до сих пор нет на широком рынке?

В настоящее время рынок суперконденсаторов невелик – порядка 350 миллионов долларов США. Одна из причин – не все потенциальные потребители знают об их преимуществах. Другая причина – они еще пока дороги, рынок DLC тормозится их высокой стоимостью. В частности, нанопористый уголь, который используется для изготовления электродов, пока является довольно дорогим. 

Наша же компания нацелена на использование дешевого электродного материала, и уже применяем некоторые из них в своих изделиях.

Так а когда же мы сможем купить в розничной сети конденсаторы для своего авто? Когда появятся они в метро, железной дороге, авиации?

Уже появились. Я, например, видел большие модули DL-конденсаторов, которые компания ISE в San Diego устанавливает на гибридные и электроавтобусы. Выпускают подобные автобусы и в Китае. Компания Siemens широко внедряет DLC на трамвайных и железнодорожных линиях. Но самому покупать и устанавливать DL-конденсаторы (или другие системы электропитания) на свою машину не советую – это должны делать специалисты.



 Фото из статьи в New Scientist Ru


Скажите, а вы уже продаете ваши суперконденсаторы?

Мы пока являемся R&D компанией. Кроме лаборатории и небольшого КБ у нас есть опытное производство, которое выпускает небольшие партии DLC разных номиналов. Свои DL-конденсаторы не продаем, а отдаем для испытаний даром. Ищем партнеров для организации совместного производства. Возможны и другие формы сотрудничества.

Что ж, будем ждать новостей рынка. Расскажите, что в первую очередь вы планируете сделать сейчас?

Запустить, наконец, производство. Тем более, что рынок уже, кажется, созрел и лучше понимает преимущества DL-конденсаторов, чем это было лет 5 назад. Вероятно, запускать массовое производство легче и быстрее с подготовленным партнером.


Ссылка по теме: 
YUNASKO Ltd


promo imbg september 10, 2015 18:16 3
Buy for 10 tokens
Наконец я собрался и запустил свой сайт: без особой концепции и особых навыков, а как-то просто так, щоб було: starokadomskyy.com Изначально, я хотел сделать его неким онлайн-резюме, которое я б использовал при поиске новых позиций. однако практика показала, что никто не будет копаться в…

  • 1
Я не понимаю данную технологию, но этот Юрий Малетин звучит как человек солидный. Поздравляю с успехами!

Емкость понятно, а какое напряжение он держит? И как ведет себя при низких температурад и на высокой частоте?

напряжение единичного элемента 2.7В, а для увеличения напряжения (также, как и в аккумуляторах) единичные элементы соединяют последовательно в модули. На высоких частотах суперконденсаторы не используют - их емкость быстро падает с увеличением частоты. Они используются как источники ПОСТОЯННОГО тока, но зато сверхвысокого. Например, в портативных аппаратах точечной сварки наши суперконденсаторы массой около 5 кг уже дают импульсы до 7 кА. С уважением,Юрий Малетин.

Любой конденсатор – это не источник энергии (как аккумулятор), а ее накопитель.

что-то мне кажется тут не совсем правильным для такого солидного учёного :)

а то, что аккумулятор, как видно даже из названия, тоже накопитель.

источниками в полном смысле этого слова можно назвать только батареи и топливные элементы -- там энергия "заряжена" вне девайса.

аккум - это перезаряжаемая батарейка. в батарее нельзя развернуть химические процессы, в аккуме можно.

спасибо за разъяснение, капитан.

их еще ионисторами называют.

Как сделать суперконденсатор дома

(Anonymous)
Написал статью, как сделать суперконденсатор дома.
http://myemobile.ru/superkondensator/superkondensator-svoimi-rukami/

жду ваших комментариев

power

(Anonymous)
всё очень хорошо, только ... чёт реального нету
на сайте заявлено про конденсатор с ёмкостью 10 и даже 15 кВатт на кг
что ещё нужно для потребителя в виде электротранспорта???
только такую батарею ячеек готовую к приминению ;)
но они продають лиш ячейки по 60г

"Также DLC уже сейчас используют в ветроэнергетических станциях, системах UPS («бесперебойники»).Наш же DL-конденсатор массой 1 кг способен выдать мощность такую же, как автомобильный аккумулятор массой 30-40 кг. И это при к.п.д. 95%."
тут же мы видим что с 1 кг получается ~ 1.5 кВатт (при сравнении с обычными стартерными свинцовыми батареями)
так что походу ... кидалово для анголязычных ;)

Можно ли получить конденсаторы для тестирования в учебное заведение?

Трудно дать однозначный ответ на неоднозначный вопрос. Придется задать несколько встречных вопросов. О каком учебном заведении идет речь и имеется ли там оборудование, необходимое для тестирования суперконденсаторов? Какие применения планируется моделировать? Какие суперконденсаторы (по емкости) хотелось бы испытать/продемонстрировать? Поясню: мы столкнулись с тем, что даже солидные технические ВУЗы не всегда понимают, о чем идет речь. Суперконденсатор емкостью 1200 Ф имеет в нашем случае внутреннее сопротивление не более 100 микроОм (не милли, а микро!). Величины тока - килоамперы. Масса конденсатора - 250 грамм. Есть ли у Вас четкое представление, как Вы собираетесь испытывать суперконденсаторы с таким низким внутренним сопротивлением? Готовы обсудить, обменяться опытом и т.п.

Добрый день!
Спасибо за столь быстрый ответ. Принимаю ваше предложение обсудить, обменяться опытом и т.д.
Планируется использование на транспортном средстве. Речь идет о транспортном университете г.Киева (бывший КАДИ). На кафедре автомобилей в настоящее время создается опытный образец гибридного автомобиля. Суперконденсатор мог бы работать параллельно с тяговыми АКБ или даже без них. Такие проекты за рубежом уже были, вы отмечали это в своей статье.

приезжайте к нам в гости - посмотрите конденсаторы и все обсудим на месте. К нам недавно и харьковчане с подобной просьбой обратились. Располагаемся мы совсем рядом с Агроматом в Святошино. Тел. 4504043

У нас уже производят опытные суперконденсаторы. Емкость достигает 3000Ф, напряжение 2,7В на ацетонитриле, масса устройства 500-550г.

суперконденсатор - сотрудничество

Добрый день!
Хотел бы дополнительно ознакомится с данными суперконденсаторами "Емкость достигает 3000Ф, напряжение 2,7В".
Есть предложение по сотрудничеству.
a.shysholin@gmail.com

Конструкторский коллектив, возглавляемый инженером Овчаровым В.В. разработал конструкцию энергонакопителя электрического тока большой удельной емкости. Конструкция накопителя электрической энергии основана на общеизвестных физических принципах, обладает высокой технологичностью в производстве и низкой себестоимостью. В конструкции применяются экологически чистые материалы, не требующие специальной утилизации. Конструкция может быть любого размера, формы и является хорошим конструкционным материалом способным нести механические нагрузки (возможны варианты монолитнотвердый или тканеобразный) На основе стандартного оборудования разработана универсальная технология производства элементов питания различного назначения от микро до макро размера.
http://energystoren.narod2.ru/

Характеристики «НЭО»:
• Зарядное напряжение: 50-600В. (в зависимости от источника)
• Зарядный ток 1-1000А. (в зависимости от источника)
• Число циклов заряда-разряда: >10 6 (более 20лет гарантированной службы)
• Время зарядки зависит от источника, возможна мгновенная зарядка (импульс).
• Напряжение ячейки: <600В. (без использования последовательного соединения)
• Разрядное напряжение 12-36В. (в зависимости от источника потребления)
• Разрядный ток: 1-1000А. (в зависимости от источника потребления)
• Время разрядки зависит от источника потребления, возможна мгновенная разрядка (импульс).
• Из-за конструктивных особенностей при зарядке и разрядке конструкция не нагревается.
• Интервал рабочих температур: от -70 С0до +250 С0 (при минусовых температурах удельная ёмкость возрастает).
• Удельная энергия – ~10 3 - 10 5кДж/кг 0,5-28кВт-час/кг (напряжение в ячейке 20-100В)
• Удельная мощность - ~10 3 - 10 5кВт/кг (развивает изделие весом 1кг)
• Ток утечки в A: 10-6 - 10-9 (ток саморазряда не более 3% в год, что создает возможность длительного хранения)
• Плотность изделия – 1,5-3 кг/дм3 (соотношение размера и веса)
http://www.asnv.ru/FZP/energo.php
http://fzp.su/?page_id=419

Вопрос практического применения

(Anonymous)
Доброго времени суток!

В рамках инициативной проработки перспективного образца интересует следующее:

Имеется потребитель мощностью порядка 500 КВт, работающий однократно не более получаса.

Каковы ориентировочные массо-габаритные источника питания для такого потребителя, если он будет реализован на DL-конденсаторах Вашей конструкции? Можно ли сделать его в объёме трубы диаметром 450+/- 25 мм, и какова будет длина такого исполнения?

Ваш ответ жду на ящик Dinom@yandex.ru
С уважением, Дмитрий

Re: Вопрос практического применения

Юрий Малетин не смог ответить вам прямо; здесь текст его ответа, который он прислал мне не эл.почту:

Боюсь, что для указанного ниже применения суперконденсаторы не подойдут. Они наиболее эффективно конкурируют с другими источниками/накопителями энергии тогда, когда требуется большая мощность, но время потребления энергии не превышает 10-20 секунд. Суперконденсаторы - импульсные источники питания, способные обеспечить высокую удельную мощность, но запасающие относительно низкую удельную энергию. Для более длительных импульсов лучше использовать аккумуляторы, т.к. в этом случае процесс лимитируется запасенной энергией. Отмечу еще раз, что по удельной энергии суперконденсаторы (4-5 Вт.час/кг) значительно уступают аккумуляторам (свинцовые: около 30 Вт.час/кг; никель/металл/гидридные: около 80 Вт.час/кг; литий-ионные: 100-150 Вт.час/кг). Теперь легко можно видеть, что потребление 500 кВт в течение получаса означает 250 кВт.час. Поделив эту величину на перечисленные величины удельной энергии для различных источников можно легко получить необходимые массы. Для суперконденсаторов масса получается слишком большой - порядка 50 тонн!

Edited at 2012-07-09 02:55 pm (UTC)

Re: Вопрос практического применения

(Anonymous)
А как же тогда их практически применяют в электромобилях, как Вы сами заметили в начале.
Возможно в дополнение Li-ion аккумам, для поддержания импульса, при резком разгоне?
Или так же описано применение суперконденсаторов в УПСах, где так же не важен импульс, а именно длительность "отдачи".
По сути, если говорить только о импульсном токе - то на практике их действительно можно применять разве что в контактной сварке...

Re: Вопрос практического применения

Извините, я не физик совсем, но все-таки - 500кВт в течение получаса по моему означает 1000кВт.час. Буду очень признателен, если Вы объясните мне, в чем моя ошибка. Спасибо! С уважением,
Василий Медвидь

Re: Вопрос практического применения

Да вы правы, вероятно это моя опечатка

Суперконденсатор своими руками

(Anonymous)
http://myemobile.ru/superkondensator-svoimi-rukami.html - что-то похожее тут, только нагляднее на видео

Здравствуйте! У Вас действительно перспективное направление экспериментального научного производства, которое найдет себя в разных сферах. Обращаюсь к Вам со следующими вопросами: Как Ваши суперконденсаторы относятся к зарядке кратковременными импульсами (например - напряжение 300…1200В, продолжительность импульса 1…5 мc, частота подачи импульса 100…300 Гц)? Какой кпд при зарядке импульсом? Как контролировать уровень заряда суперконденсатора, есть ли у Вас такая практика (в том числе при параллельном соединении с аккумулятором)? Как можно у Вас их приобрести для собственных нужд? Есть ли у Вас прайс?
Заранее благодарю за ответ. Антон.
p.s. Видел Вашу организацию на TV канал Business – впечатлен!

  • 1