Was sind Ultrakondensatoren?
Der Ultrakondensator ist eine neue Art der Speicherung von elektrischer Energie, die in naher Zukunft chemische Batterien in den Schatten stellen wird. Anstatt Energie elektrochemisch zu speichern, speichert es sie in einem elektrischen Feld. Ultrakondensatoren bieten gegenüber herkömmlichen Batterien mehrere Vorteile, darunter eine Lebensdauer von über 10 Jahren, Beständigkeit gegen Temperaturänderungen, Schock, Überladung und Entladungseffizienz. Sie sind wartungsärmer als herkömmliche Batterien und bei der Entsorgung umweltfreundlich, da sie keine giftigen Chemikalien enthalten.
Diese futuristischen Batterien werden seit den 1960er Jahren hergestellt, sind aber erst im letzten Jahrzehnt für den Einsatz in Elektrowerkzeugen vom Elektroauto bis zum Spezialcomputer kostengünstig geworden. Sie sind beliebt für "Bridging" -Anwendungen, bei denen der Backup-Strom ausfällt, wenn primäre Systeme ausfallen, und Stromversorgungspläne ohne Ausfallzeiten erstellt werden. Ultrakondensatoren können nicht überladen werden und eignen sich daher ideal, um die Leistung beispielsweise durch Bremsen wiederzugewinnen. Und sie können in nur wenigen Minuten aufgeladen werden. Der einzige Nachteil von Ultrakondensatoren ist, dass sie größer als Batterien sein müssen, um dieselbe Ladung zu teilen.
Dank der jüngsten Fortschritte am MIT wird sich dies jedoch bald ändern. Die Ladungsmenge, die ein Ultrakondensator pro Gewichtseinheit aufnehmen kann, ist proportional zu seiner inneren Oberfläche. Die meisten Ultrakondensatoren verwenden porösen Kohlenstoff zum Speichern der Ladung. Dieser Kohlenstoff ist jedoch auf atomarer Ebene nicht perfekt porös und weist dort eine offensichtlich klobige Struktur auf. Forscher haben gezeigt, dass durch die Verwendung von Netzwerken aus Kohlenstoffnanoröhren, die nur wenige Atome breit, aber Zehntausende von Atomen lang sind, oberflächenmaximierende Strukturen aufgebaut werden können, mit denen das Batterievolumen um das 25-fache komprimiert werden kann. Mit Nanoröhren gefüllte Ultrakondensatoren haben das Potenzial, herkömmliche Batterien in einer Vielzahl von Energiespeicheranwendungen zu übertreffen.
Ultrakondensatoren würden, wenn sie sich verbreiten, die erste ernsthafte Abkehr vom herkömmlichen Paradigma der elektrochemischen Batterien bedeuten, seit sie vor über 200 Jahren von Volta erfunden wurden.