- Osredotočenost na učinkovito shranjevanje energije je sprožila pojav superkondenzatorjev
- Raziskovalni inštituti so odkrili inovativne proizvodne postopke za superkondenzatorje
- Poudarek na razvoju materialov za superkondenzatorje povsod
- Avtomobilska industrija - ključno potencialno območje za rast proizvajalcev superkondenzatorjev
- Vloga superkondenzatorjev v perspektivah elektronike ter energetike in energetike
Industrija močne elektronike je v smeri navzgor in ne kaže nobenih znakov, da bi upadla, saj trend elektrifikacije prodira v širši spekter industrijskih področij in zahteva zahteve po visokotehnoloških elektroenergetskih napravah. V zadnjih letih opazno narašča potreba po naprednih rešitvah za shranjevanje električne energije, ki jih sproža bistvenost hitrejšega shranjevanja, učinkovitega upravljanja porabe energije in optimizacije energije.
Narava usmerjene industrije elektroenergije je igrala pomembno vlogo pri razvoju rešitev za shranjevanje električne energije, kot so kondenzatorji. Relativna časovna učinkovitost polnjenja kondenzatorjev je spodbudila njihovo uporabo v številnih napravah za shranjevanje energije. Še vedno pa obstaja potencial za izboljšanje zmogljivosti kondenzatorjev za shranjevanje električne energije, ki so nato privedli do razvoja superkondenzatorjev - znanih tudi kot ultrakondenzatorji ali elektrokemični kondenzatorji (EC).
Osredotočenost na učinkovito shranjevanje energije je sprožila pojav superkondenzatorjev
Ko se je industrijski razvoj začel vrteti okrog trenda elektrifikacije, so hitrosti pospešile novosti v oblikovanju superkondenzatorjev. Svetovni velikani, vključno z General Electric, so izvedli poskuse, namenjene izboljšavam zasnove superkondenzatorjev, da bi izkoristili naraščajoče povpraševanje po superkondenzatorjih v industriji kot ključnem olajševalniku elektrifikacije. Korporacija NEC je bila med prvimi podjetji, ki so komercialno predstavila superkondenzatorje na svetu; za izum je v glavnem pripisana Standard Oil Company iz Ohaja (SOHIO).
Po pojavu superprevodnikov kot učinkovitejše rešitve za shranjevanje energije je priljubljenost tehnologije ES takoj narasla. Oblikovanje superkondenzatorjev je napredovalo skozi več generacij od njihove prve komercialne predstavitve. Raziskovalne organizacije in vodilna podjetja v elektroenergetski industriji se še vedno osredotočajo na inovacije v zvezi s proizvodnimi metodami in materiali za nadaljnje izboljšanje stroškovne učinkovitosti in zmogljivosti superkondenzatorjev.
Raziskovalni inštituti so odkrili inovativne proizvodne postopke za superkondenzatorje
Kljub odličnim obratovalnim značilnostim superkondenzatorjev se proizvajalci še vedno trudijo nadzorovati visoke proizvodne stroške in manjšo zmogljivost shranjevanja energije superkondenzatorjev v primerjavi z baterijami. Tudi pomisleki glede trajnosti zaradi superkondenzatorjev do neke mere omejujejo njegovo uporabo v industrijskih aplikacijah. Kot odgovor na te pomisleke podjetja za proizvodnjo superkondenzatorjev veliko vlagajo v raziskave in razvoj, da bi oblikovala bolj kakovostno različico superkondenzatorjev.
Nekatere inovacije, ki temeljijo na raziskavah in so v zadnjih petih letih oblikovale trg superkondenzatorjev, so:
- Februarja 2013 so raziskovalci z Univerze v Kaliforniji v Los Angelesu odkrili revolucionarno in stroškovno učinkovito metodo izdelave za izdelavo superkondenzatorjev mikro-merila z uporabo DVD-gorilnika LightScribe za potrošnike. Ti mikro superkondenzatorji so sestavljeni iz enega atoma debele plasti grafitnega ogljika in jih je mogoče enostavno vgraditi v miniaturizirane elektronske naprave. Z uporabo dvodimenzionalnega lista grafena v kombinaciji z novo tehniko izdelave bi raziskovalci lahko v veliki meri zmanjšali proizvodne stroške in razširili področje uporabe superkondenzatorjev.
- Julija 2013 so raziskovalci z Nacionalnega inštituta za znanost in tehnologijo Ulsan (UNIST) razvili inovativno metodo za množično proizvodnjo tridimenzionalne mezoporozne nano-kroglice grafena (MGB), ki se lahko uporablja pri izdelavi superkondenzatorjev. Raziskovalci so predvidevali, da bodo lastnosti mezoporoznega grafena izboljšale razširljivost, kakovost in stroškovno učinkovitost superkondenzatorjev, kar bo razširilo obseg njihove uporabe v električnih vozilih.
- Avgusta 2014 so inženirji na univerzi Monash v Avstraliji razvili novo metodo za proizvodnjo grafena v superkondenzatorjih, da bi 10-krat izboljšali njihovo energijsko gostoto kot komercialne naprave. Inženirji so ustvarili makroskopski grafenski material s postopkom, podobnim tradicionalni metodi izdelave papirja. Poleg tega so še potrdili, da bi lahko inženirji z zmanjšanjem raztopine na osnovi raztopine kemikalij - grafitnega oksida v grafenu odprli nove poti za trženje grafena in 10-krat gostejših superkondenzatorjev.
- Skupina raziskovalcev v Južni Koreji je avgusta 2014 odkrila nenavadno inovativen, a zelo primeren alternativni material za superkondenzatorske elektrode. V superkondenzatorjih so zasnovali način uporabe cigaretnih filtrov, ki jih je mogoče pretvoriti v visoko zmogljiv material na osnovi ogljika z veliko močjo gostote. Raziskovalci bi lahko uspešno uporabili cigaretne filtre za shranjevanje več električne energije kot komercialno dostopnega ogljika.
Poudarek na razvoju materialov za superkondenzatorje povsod
Premik k razvoju visokozmogljivih materialov je med proizvajalci superkondenzatorjev dobil popolno otipljivost z vedno večjim povpraševanjem po superkondenzatorjih v različnih industrijskih aplikacijah, kot so nosljiva potrošniška elektronika in električna vozila. Čeprav grafen ostaja eden izmed ustreznih materialov za superkondenzatorje, tekoče raziskovalne dejavnosti nakazujejo na pomembne spremembe v okolju trga superkondenzatorjev.
Skupina kemikov z Amsterdamskega inštituta za molekularne znanosti Van't Hoff je med izvajanjem poskusov za svoj projekt gorivnih celic izumila nov material za superkondenzator. Raziskovalci so ugotovili, da je zelo porozni superkondenzatorski material poceni, lahek in nestrupen in se lahko uporablja v potencialnih komercialnih aplikacijah superkondenzatorjev, kot so transport, elektronika in naprave za shranjevanje energije.
Druga skupina znanstvenikov iz UC Santa Cruz in Nacionalnega laboratorija Lawrence Livermore (LLNL) je z ultrahitrim 3D tiskanim grafenom zmanjšala debeline približno milimetrov in izboljšala zmogljivostne lastnosti superkondenzatorjev, vključno z gostoto moči in zadrževanjem kapacitivnosti.
Zložljivi superkondenzator je bila narejena iz navadnega papirja z inženirji iz Georgia Tech in Korea University, ki bi lahko shranite več energije za daljše obdobje, še posebej v nosljivih elektronskih izdelkov, saj je prilagodljiv. Znanstveniki, inženirji in raziskovalci po vsem svetu se osredotočajo predvsem na uravnoteženje gostote moči in gostote energije superkondenzatorjev, da bi se izognili izgubi moči naenkrat.
Najnovejši razvoj in novosti v materialih, ki se uporabljajo v proizvodnji superkondenzatorjev, se osredotočajo predvsem na zmanjšanje možnosti samopraznjenja ali kratkega stika. Zainteresirane strani na trgu superkondenzatorjev želijo izkoristiti različne značilnosti delovanja psevdokondenzatorjev in hibridnih kondenzatorjev, ki lahko odražajo večjo gostoto energije kot katera koli druga vrsta superkondenzatorjev.
Medtem ko je povpraševanje po dvoplastnih električnih kondenzatorjih še vedno največje na trgu superkondenzatorjev, pa hibridni kondenzatorji priča porastu povpraševanja v različnih industrijskih aplikacijah.
Avtomobilska industrija - ključno potencialno območje za rast proizvajalcev superkondenzatorjev
Trenutno je avtomobilski sektor potencialno področje rasti za proizvajalce visokokakovostnih naprav za shranjevanje energije, kot so superkondenzatorji. Leta 2013, avtomobilske aplikacije supercapacitors znašal manj kot 1/5 th deleža prihodkov trga supercapacitors. Vendar pa so avtomobili z nedavnim razvojem v avtomobilski industriji postali ena najpomembnejših aplikacij superkondenzatorjev.
Ker se avtomobilski proizvajalci osredotočajo na zmanjšanje odvisnosti od naftne industrije in upravni organi, ki uvajajo stroge okoljske predpise, se obeti za rast električnih vozil obetajo. To je proizvajalce superkondenzatorjev pripeljalo do donosnih priložnosti v hitro razvijajoči se avtomobilski industriji.
Razvoj superkondenzatorjev, primernih za električna vozila ali hibridna električna vozila, je ena najpomembnejših poslovnih strategij podjetij za proizvodnjo superkondenzatorjev. Po drugi strani pa tudi avtomobilski proizvajalci tekmujejo za uvajanje najučinkovitejših električnih vozil, kar je upravičilo njihov lov na visokokakovostne sisteme za shranjevanje energije. To se navsezadnje kaže v vedno večjem obsegu inovacij v superkondenzatorjih v hitro razvijajoči se avtomobilski industriji.
Februarja 2019 je Tesla Inc., svetovni velikan v avtomobilski in energetski industriji, objavil, da je za približno 218 milijonov ameriških dolarjev kupil podjetje Maxwell Technologies Inc., vodilno podjetje za baterijsko tehnologijo. Podjetje želi izkoristiti donosne priložnosti za električna vozila in s to pridobitvijo namerava dodati znanje na področju superkondenzatorjev, ki bi lahko pospešili zmogljivosti polnjenja avtomobilov.
Maja 2018 je Rolls-Royce, vodilni svetovni proizvajalec luksuznih avtomobilov, sklenil sporazum o sodelovanju s podjetjem Superdielectrics Ltd - zagonom tehnologije v Združenem kraljestvu, raziskal potencial superkondenzatorjev in ustvaril najsodobnejše visokoenergijsko skladišče tehnologija. S tem partnerstvom želi Roll-Royce združiti svoje strokovno znanje na področju materialov s hidrofilnimi polimeri Superdielectrics za razvoj aplikacij vrhunskih superkondenzatorskih baterij.
Lamborghini je še en vodilni proizvajalec avtomobilov, ki se je pridružil svežnju avtomobilskih podjetij, ki nameravajo izkoristiti izjemne lastnosti superkondenzatorjev med elektrifikacijo avtomobilske industrije. Glavni tehnični direktor podjetja je pred kratkim izjavil, da je podjetje že uporabljalo superkondenzatorje v Lamborghiniju Aventador za akumulator za zagon. Strokovnjaki napovedujejo, da bi naslednik Aventadorja lahko uporabil enake superkondenzatorje.
Nenehno razvijajoča se avtomobilska industrija je ustvarila zelo razburljivo konkurenčno okolje za proizvajalce superkondenzatorjev. Prizadevanje za nenehen napredek v zmogljivosti superkondenzatorjev bo v prihodnjih letih verjetno sprožilo nekatere prelomne novosti na trgu superkondenzatorjev.
Vloga superkondenzatorjev v perspektivah elektronike ter energetike in energetike
Avtomobilska in prometna industrija naj bi v prihodnjem desetletju predstavljala več kot tretjino deleža prihodkov na trgu superkondenzatorjev. Kljub poveličani prihodnosti superkondenzatorjev v novodobni avtomobilski industriji bodo potrošniška elektronika in energetika verjetno imeli levji delež v razvoju trga superkondenzatorjev.
Superkondenzatorji so predstavljeni kot delovni konj katerega koli elektronskega izdelka, ki deluje na baterije ali sisteme za shranjevanje energije. V naslednjih letih bodo superkondenzatorji verjetno vseprisotni v različnih panogah industrije. Prihodnost trga superkondenzatorjev bo verjetno priča pojavu evropskih regulatorjev, ki bodo poganjali prihodnost sodobnih oblačil in potrošniških elektronskih izdelkov. Tudi sončni superkondenzatorji so stvar prihodnosti, ki naj bi imela velik prodajni potencial na področju nosljivih senzorjev, zlasti v nosljivih zdravstvenih napravah.
Stalne raziskovalne dejavnosti in razvoj v industriji močnostne elektronike še naprej namigujejo na superkondenzatorje, ki bi v bližnji prihodnosti zamenjali baterije. Zaradi vse večje uporabe superkondenzatorjev v različnih industrijskih sektorjih, kot so elektronika, energetika in energetika, vojska in obramba ter vesoljska industrija, naj bi svetovni trg superkondenzatorjev do leta 2028 presegel 5,5 milijarde ameriških dolarjev. Eksponentna stopnja rasti trga superkondenzatorjev je pričakuje, da bo povečala donosne priložnosti za raziskovalce, proizvajalce in druge zainteresirane strani v pokrajini.
Aditi Yadwadkar je izkušen pisec tržnih raziskav in je veliko pisal o industriji elektronike in polprevodnikov. Pri Future Market Insights (FMI) tesno sodeluje z raziskovalno skupino za elektroniko in polprevodnike, da bi zadovoljila potrebe strank po vsem svetu. Ta spoznanja temeljijo na poročilu FMI o trgu superkondenzatorjev.