Разработан ультраконденсатор с электромеханической стабилизацией напряжения

Рабочие характеристики химических батарей, применяемых для питания мобильных электронных устройств, имеют свойство ухудшаться после многократной зарядки и разрядки. Предлагаемые в качестве альтернативы ультраконденсаторы могут перезаряжаться сотни и тысячи раз без деградации, но имеют свои недостатки. Один из них — быстрое падение напряжения в процессе разрядки устройства.

В статье, появившейся в Journal of Renewable and Sustainable Energy, исследователь из университета западной Флориды, сообщил о созданной им конструкции ульраконденсатора со стабильным напряжением разрядки.

Стандартные конденсаторы состоят из двух проводящих пластин, разделенных слоем изолятора. В ультраконденсаторе поверхностная область электродов увеличена при помощи покрытия из пористого активированного углерода, а пространство между пластинами заполнено раствором электролита, содержащим положительные и отрицательные ионы.

Падение напряжения происходит во всех конденсаторах, как в обычных, так и в ультра. Стабилизировать его можно при помощи преобразователя прямого тока в прямой (DC-DC), но такие устройства плохо функционируют при напряжениях менее одного вольта, на которые приходится существенная часть энергии ультраконденсатора.

Поэтому, автор изобретения профессор Эззат Бэкоум (Ezzat Bakhoum), решил обойтись без преобразователя. Его решение представляет собой электромеханическую систему, медленно поднимающую электроды из электролитического раствора по мере разрядки. Без электролита способность устройства удерживать заряд уменьшается, то есть, увеличивается отдача тока.

Постороив экспериментальный образец и подключив к нему 35-ваттную нагрузку Бэкоум смог, регулируя скорость поднятия электродов, удерживать напрядение разрядки в пределах от 4,9 до 4,6 В. Тестирование также показало, что механизм стабилизации напряжения функционирует с 99%-ной эффективностью. Срок жизни ядра такого ультраконденсатора, как пишет Бэкоум, должен быть сопоставим с периодом эксплуатации питаемого им электромотора.

В дальнейшем, ученый намерен модифицировать конструкцию своего ультраконденсатора, чтобы его можно было устанавливать не только в вертикальном, но в любом положении. Он также исследует применимость механизма стабилизации к новым моделям ультракондесаторов с повышенной плотностью энергии.