Іоністори - акумулятори майбутнього?

Іоністори - акумулятори майбутнього?

Стаття про сучасні іоністорах. Їх особливістю є здатність віддавати велику кількість енергії за дуже невеликий часовий інтервал. Пристрій вже широко застосовується в різних галузях. Можливо, що іоністори скоро всюди замінять звичайні хімічні елементи живлення.


іоністор(інші назви: суперконденсатор, ультраконденсатор, двошаровий електрохімічний конденсатор) - електрохімічний пристрій, конденсатор з органічним або неорганічним електролітом, «обкладаннями» в якому служить подвійний електричний шар на межі розділу електроду і електроліту. Функціонально є гібридом конденсатора і хімічного джерела струму.

іоністори або суперконденсатори з'явилися порівняно недавно. Перше такий електричний пристрій запатентувала фірма General Electric в 1957 році. Особливістю іоністора є здатність віддавати велику кількість енергії за дуже невеликий часовий інтервал. Звичайний конденсатор - це дві пластини з металу, між якими розташований шар діелектрика. Причому електрична місткість конденсатора безпосередньо залежить від площі пластинів, які виконують роль електродів. А оскільки збільшення пластинів в розмірах призводило до збільшення самого приладу, довгий час підвищити місткість конденсаторів не вдавалося. Проте вихід все ж знайшовся. Завдяки застосуванню для виготовлення електродів пористих матеріалів. Площа пір такої пластини в десятки разів більше площі поверхні електроду із звичайного металу.

Після довгих дослідів був знайдений і найбільш відповідний пористий метал. Ним виявилося звичайне активоване вугілля. Наступним кроком від конденсатора до іоністору стала заміна діелектрика на кристалічний твердий електроліт, зроблений на основі розчинів кислот і лугів. При взаємодії пористого металу з електролітом на його поверхні утворюється подвійний електричний шар з іонів і електронів. Ці заряди не можуть зблизитися із-за опору молекул води і іонів металу. Таким чином, виходить пристрій схоже за принципом дії з конденсатором.

Проте відстань між зарядами, які, по суті, є електродами, значно менше товщини діелектрика, вживаного в звичайному конденсаторі, тому і електрична місткість такого пристрою в десятки разів більша. Для порівняння: енергії звичайного конденсатора вистачить, щоб підняти його в повітря приблизно на півтора метри, а іоністор вагою в 0,5 грамах може підстрибнути за рахунок свого заряду на цілих 293 метри. Під час зарядки іоністора на порах металу з одного боку утворюються позитивні іони, а з іншої - накопичуються електрони. В процесі віддачі енергії вони плавно перетікають один до одного, утворюючи нейтральні атоми металу. Щоб таким чином не сталася повна розрядка приладу, між шарами металу застосовується розділовий шар з нейтральної речовини(пластика, папери, вата і так далі). іоністор дуже швидко накопичує заряд і також швидко його віддає. Окрім цього, у нього є ряд інших переваг :

  • необмежена кількість циклів заряду і розряду;
  • накопичувана енергія має високу щільність;
  • прилад не нагрівається на відміну від енергоносіїв, в основу дії яких закладені хімічні реакції;
  • зручність зарядки : коли іоністор заряджається повністю, він просто перестає приймати заряд;
  • витримує температуру від - 50 до +85 градусів Цельсія;
  • іоністор екологічно безпечний;
  • коефіцієнт корисної дії може досягати 98%.

Усі ці переваги дозволяють говорити про те, що масштаби застосування іоністоров безмежні. Вони отримали широке поширення в комп'ютерних пристроях в якості джерел живлення для елементів пам'яті. У мікроелектроніці і радіотехніці іоністори застосовують в якості короткочасних потужних джерел струму і джерел безперебійного живлення. У популярних сьогодні нових автомобілях з гібридною силовою установкою також використовуються суперконденсатори для зменшення навантаження на акумулятор. В якості заміни батарей іоністори вже застосовуються у багатьох областях. іоністори малої місткості встановлюють в мобільні телефони, а особливо потужні - в автомобілі. Якщо порівнювати їх із звичайними хімічними батареями, то останні програють по цілому ряду показників. Вони екологічно небезпечні, мають обмежену кількість циклів заряду, довго заряджаються, схильні до перегрівання. На сьогодні ширшому використанню іоністоров перешкоджає тільки їх висока ціна. Проте компанії-виробники розраховують впродовж найближчих 5 років понизити її удвічі, застосовуючи нанотехнології.