Supercapacitors เป็นแบตเตอรี่รถยนต์ [ปิด]

ฉันเห็นวิดีโอ YouTube ของซุปเปอร์คาปาซิเตอร์แทนที่แบตเตอรี่รถยนต์ เป็นจริงหรือไม่? และถ้าเป็นเช่นนั้นทำไมพวกเขาถึงไม่เสนอในตลาดรถยนต์?

https://www.youtube.com/watch?v=GPJao1xLe7w

ชนิด supercapacitor ที่เขาใช้มีแผ่นข้อมูลต่อไปนี้:

http://www.nooelec.com/files/2600f.pdf

โปรดทราบว่ามันประกอบด้วย 8,125 จูลของพลังงานที่เก็บไว้

จากนั้นถ้าคุณไปที่http://www.rapidtables.com/calc/electric/Joule_to_Watt_Calculator.htm และป้อน 8125 ในกล่องและสมมติว่า 5 วินาทีของการเริ่มต้น (มันจะเริ่มขึ้นใน 1 วินาทีในความเป็นจริง) จากนั้นคุณจะได้รับ 1,625 วัตต์ จำ 1 HP = 750 วัตต์ดังนั้นคุณจึงมีพลังงานเริ่มต้นมากกว่า 2 HP จำไว้ว่าเขาใช้หกคน 6 x 8125 = 48,750 J. @ 16.2V
(สำหรับ 2 วินาทีเริ่มต้นได้ทันทีเกิน 24,000 วัตต์ (32 HP)) ใช้งานง่ายพอที่จะสตาร์ทรถ ไม่รวมแบตเตอรี่ด้วย

แบตเตอรี่รถยนต์ที่ดีจะมี 700 CCA @ 14V = 9800 วัตต์ (13 HP) ค่อนข้างแตกต่าง (ค่าเริ่มต้นเฉลี่ยคือ 1.9 ถึง 2 HP)

เมื่อเวลาผ่านไปฉันจะโพสต์วิดีโอเพิ่มเติมเพื่อสนับสนุนการอ้างสิทธิ์ของฉัน:

https://www.youtube.com/watch?v=EoWMF3VkI6U

http://www.extremetech.com/computing/183839-new-supercapacitor-technology-could-store-conduct-power-on-the-same-copper-wires

http://scitechdaily.com/graphene-based-supercapacitors-may-significantly-boost-power-electric-vehicles/

http://phys.org/news/2015-09-micro-supercapacitor-unmatched-energy-storage.html

https://www.tecategroup.com/ultracapacitors-supercapacitors/industry_news.php

http://www.skeletontech.com/news/skeleton-technologies-launches-markets-highest-energy-density-ultracapacitor/

https://www.youtube.com/watch?v=ZgozrScGN8U

บรรทัดล่างคือถ้าคุณมี Farads เพียงพอคุณมีความหนาแน่นพลังงาน

และสิ่งนี้ก็ช่วยจัดการเรื่องนี้ ...

https://www.youtube.com/watch?v=JAT_8H23iGI

มันไม่สามารถใช้งานได้จริง ฉันไม่รู้ว่าทำไมผู้คนถึงทำสิ่งนี้ไม่มีประโยชน์อะไรเลย มันใช้ในทางที่ผิดในสิ่งที่มีประโยชน์ พูดง่ายๆคือวิดีโอเหล่านั้นเป็นของคนที่ไม่รู้ว่าพวกเขากำลังทำอะไรและกำลังใช้ซูเปอร์คาปาซิเตอร์ผิดวัตถุประสงค์ในแอปพลิเคชั่นที่แปลกประหลาดและไร้เหตุผลซึ่งพวกเขาไม่เหมาะกับการใช้งานหรือแม้แต่ในทางปฏิบัติ และพวกเขาได้รับการเสนอขายในตลาดยานยนต์ไม่ใช่แค่การเปลี่ยนแบตเตอรี่ด้วยเหตุผลเดียวกันกับไฟหน้าในตลาดรถยนต์ไม่ใช่แค่การเปลี่ยนเครื่องเสียงรถยนต์ เพราะนั่นจะไม่ทำให้รู้สึกใด ๆ

เหตุผลเดียวที่มี supercapacitors คือความหนาแน่นของพลังงาน พวกเขามีความหนาแน่นพลังงานที่แย่มากและความหนาแน่นของพลังงานที่แย่นั้นมาหลายครั้งด้วยต้นทุน จุดทั้งหมดของแบตเตอรี่คือการจัดเก็บพลังงานจำนวนมาก การใช้ supercapacitors ทำสิ่งที่เลวร้ายที่สุดแทนที่จะเป็นบางสิ่งที่ราคาถูกพร้อมใช้งานและพิสูจน์มานานกว่า 100 ปีคือ ... คำที่ดีที่สุด แต่อ่อนแอเกินกว่าที่ฉันจะอธิบายได้ก็คือ "โง่"

วิดีโอเหล่านั้นมีอยู่ แต่เพียงเพราะมีวิดีโอของมันไม่ได้ทำให้มันเป็นความคิดที่ดี มันไม่ใช่

สิ่งที่เป็นความคิดที่ดีคือการใช้ซุปเปอร์สำหรับเหตุผลที่พวกเขาอยู่ซึ่งไม่น่าแปลกใจเป็นวิธีที่แน่นอนพวกเขาจะถูกนำมาใช้ในการใช้งานยานยนต์ แบตเตอรี่มีความหนาแน่นพลังงานสูงแต่เมื่อเทียบกับซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ (หรือตัวเก็บประจุใด ๆ ) แบตเตอรี่ไม่ได้เข้าใกล้ความหนาแน่นของพลังงาน ยิ่งไปกว่านั้นการบังคับใช้แบตเตอรี่เพื่อให้พลังงานในปริมาณสูงนั้นทำได้ยากและจะลดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลงและยิ่งคุณเปลืองแบตเตอรี่เร็วขึ้นเท่าไหร่ความจุพลังงานก็จะยิ่งลดลงเท่านั้น แบตเตอรี่จะมีอายุการใช้งานนานขึ้นหากใช้พลังงานในอัตรา 10 ชั่วโมงเทียบกับอัตรา 1 ชั่วโมง ความหมายในอัตราที่จะคายประจุใน 10 ชั่วโมงเทียบกับเพียง 1 ชั่วโมง พลังงานที่สูงขึ้นหมายถึงอัตราการคายประจุที่สูงขึ้น

จุดอ่อนของความหนาแน่นพลังงานนี้เป็นแบบสองทิศทาง: แบตเตอรี่ไม่ดีที่ให้พลังงานมากและไม่ดีในการรับ พวกเขาชอบสิ่งที่ดีและมั่นคง นั่นคือที่มาของตัวเก็บประจุ super พวกเขามีความหนาแน่นพลังงานที่แย่ แต่ความหนาแน่นของพลังงานที่ดี 99% ของเวลาแหลมพลังขนาดใหญ่ที่ต้องการในการใช้งานยานยนต์ก็สั้น ๆ เช่นการเบรกการเร่งความเร็วกระแสไฟพุ่งเข้าของมอเตอร์สตาร์ท วิธีเดียวที่สมเหตุสมผล (และตั้งใจ) ในการใช้ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์นั้นนอกเหนือจากแบตเตอรี่โดยไม่เปลี่ยนแบตเตอรี่พวกเขาเติมเต็มซึ่งกันและกันอย่างสมบูรณ์แบบ แบตเตอรี่เกี่ยวข้องกับการจัดเก็บพลังงานเป็นตันในขณะที่ตัวเก็บประจุให้พลังงานสูงเมื่อจำเป็น พวกเขาอนุญาตให้สิ่งต่าง ๆ เช่นการจับพลังงานเกือบทั้งหมดกลับมาจากการทำลายแบบปฏิรูปเพราะพลังงานทั้งหมดนั้นสามารถถูกทิ้งลงในพวกมันและพวกมันจะจัดการเหมือนแชมป์เปี้ยน จากนั้นจะสามารถดูดกลับเข้าไปในแบตเตอรี่ในอัตราที่ควบคุมซึ่งแบตเตอรี่สามารถจัดการได้

ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์สามารถปล่อยให้แบตเตอรี่ที่อ่อนมาก ๆ ในช่วงที่อากาศเย็นจัดได้เริ่มต้นขึ้นเพราะแบตเตอรี่สามารถคลายความต้องการพลังงานได้ แต่แบตเตอรีที่อ่อนจะทำงานต่อไปและยังคงช้า แต่แน่นอนว่าจะทำการชาร์จตัวเก็บประจุและคงอยู่นานหลังจากรถยนต์ของผู้ผลิตวิดีโอเหล่านั้นตายในน้ำ

เรื่องสั้นพวกเขาถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์และผู้คนในวิดีโอเหล่านั้นใช้เงินเพื่อทำให้รถยนต์ของพวกเขาด้อยกว่าในหลาย ๆ ด้านที่สำคัญโดยการใช้ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ผิดวัตถุประสงค์ในทางที่ผิดเท่านั้น พวกมันไม่ใช่การเปลี่ยนแบตเตอรี่เพราะแบตเตอรี่เก็บพลังงานไว้มากมายตัวเก็บประจุทำไม่ได้ ใช้ควบคู่อย่างไรก็ตามพวกเขามีการแข่งขันที่ดีมากและรับหย่อนในพื้นที่อื่น ๆ ที่อ่อนแอ

การเปรียบเทียบนี้เป็นกิโลกรัมต่อกิโลกรัม

ข้อเสียของซุปเปอร์คาปาซิเตอร์

• ความหนาแน่นพลังงานต่ำกว่าแบตเตอรี่
• อัตราการปลดปล่อยตัวเองสูงขึ้น เสียค่าใช้จ่ายเมื่อเวลาผ่านไป

ข้อดีของซุปเปอร์คาปาซิเตอร์

• สามารถรับการชาร์จได้เร็วกว่าแบตเตอรี่
• สามารถส่งออกกระแสเกินกว่าแบตเตอรี่

---

ซุปเปอร์ดีกว่าแบตเตอรี่เป็นแหล่งที่มาของอำนาจแต่พวกเขาจะเลวร้ายยิ่งกว่าแบตเตอรี่ที่เก็บพลังงาน ในรถยนต์นั้นซุปเปอร์คาปาซิเตอร์บางครั้งพบได้ใน KERS (Kinetic Energy Recovery System) ซึ่งพวกมันดูดซับพลังงานจำนวนมากเมื่อรถทำงานช้าลงเพียงเพื่อโยนพลังงานนี้กลับเข้ามอเตอร์วินาทีต่อมา แต่ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ไม่สามารถใช้แทนถังแก๊สได้ในสภาวะปัจจุบันของเทคโนโลยี

ก่อนอื่นมันจะดีถ้าคุณโพสต์ลิงก์ไปยังวิดีโอที่คุณกำลังพูดถึงเพื่อให้เราสามารถดูได้ด้วยตนเองและไม่ต้องเดาว่าคุณกำลังพูดถึงอะไร

ประการที่สองคำตอบคือไม่ มันเป็นไปไม่ได้จากระยะไกลกับสถานะปัจจุบันของศิลปะ เริ่มต้นด้วยการที่เรียบง่ายการค้นหาของ Google ที่ "ความหนาแน่นของพลังงาน" และคุณจะได้พบกับดีเก่าวิกิพีเดีย เมื่อมองดูสิ่งนี้คุณจะพบพลังงานเฉพาะประมาณ 44 MJ / kg สำหรับน้ำมันเบนซินและประมาณ. 04 MJ / kg สำหรับ supercapacitors นี่แสดงให้เห็นว่าน้ำมันเบนซินที่มีน้ำหนักเท่ากันนั้นจะให้พลังงานมากถึง 1,000 เท่าของซุปเปอร์แคป นี่เป็นสิ่งที่ทำให้เข้าใจผิดโดยประมาณ 3 เนื่องจากน้ำมันเบนซินจะต้องถูกเผาในเครื่องยนต์สันดาปภายในและเครื่องยนต์ IC ที่ใช้งานจริงนั้นมีประสิทธิภาพเพียง 30% เท่านั้น อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ให้น้ำมันประมาณ 250 หรือ 300 ต่อข้อดี หากต้องการใช้อีกวิธีหนึ่งรถยนต์ไฟฟ้าที่มีน้ำหนักซูเปอร์แคปเท่ากับถังแก๊สขนาด 25 แกลลอนจะเทียบเท่ากับถัง 1 ไพน์

ดังนั้นไม่เป็นจริง ตัวอย่างเช่นมันสามารถใช้เป็นบัฟเฟอร์การจัดเก็บชั่วคราวสำหรับพลังงานที่กู้คืนโดยการเบรกแบบใหม่ แต่ไม่เพียงพอจากระยะไกล

แก้ไข - ด้วยลิงก์ไปยังวิดีโอและแผ่นข้อมูลฉันสามารถตอบสนองได้อย่างเต็มที่มากขึ้น

ก่อนอื่นฉันจะให้คำตอบที่เหมาะสมกับการอภิปรายของรถยนต์ไฟฟ้าดังนั้นฉันจะพยายามทำงานให้ดีขึ้นโดยมุ่งเน้นที่การเริ่มต้นและปัญหาอื่น ๆ

วิดีโอเป็นตัวอย่างที่ค่อนข้างคลาสสิกของผู้ชายที่ค้นพบสิ่งที่ดูเหมือนจะเป็นความคิดที่เรียบร้อย แต่ผู้ที่ยังไม่ได้รับความกระตือรือร้นครั้งแรกและฉันจะเริ่มต้นด้วยการพูดจาจากผู้เริ่มต้นเพียงเพื่อให้ได้สิ่งนี้ ทาง สิ่งนี้ชัดเจนมากที่สุดในความคิดเห็นของเขาเกี่ยวกับการชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์ ลองวิ่งตัวเลขกันหน่อย เริ่มต้นด้วยการตั้งสมมติฐานที่สะดวก: อาเรย์ซุปเปอร์แคปที่ชาร์จเต็มแล้วจะถูกชาร์จที่ 15 โวลท์และการคายประจุจะหยุดที่ 7.5 โวลต์ ด้วยพลังงาน 8 kJ สำหรับซูเปอร์แคปที่มีประจุพลังงานส่งที่ครึ่งแรงดันคือ 3/4 หรือ 6 kJ ด้วย 6 ซูเปอร์แคปพลังงานทั้งหมดที่จัดส่งประมาณ 36 kJ ในการชาร์จซูเปอร์แคปด้วยแผงโซลาร์เซลล์ขนาด 13 วัตต์จะต้องใช้

$$t = \frac{36000}{13} =2769\text{ seconds} = 46\text{ minutes}$$ ซึ่งไม่ตรงกับ "สองสามนาที" ที่จริงแล้วที่เวลาชาร์จ 6 ชั่วโมงต่อวันระบบสุริยะสามารถรองรับการชาร์จได้ประมาณ 16 รอบ เมื่อพิจารณาจากสิ่งที่สำเร็จในวิดีโอสิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่ามีประโยชน์น้อยมากที่สามารถทำงานได้สำเร็จ แต่นั่นก็บอกเป็นนัยจากแผงโซลาร์ 13 วัตต์ดังนั้นจึงไม่น่าแปลกใจเลย

ตอนนี้กำลังจะเริ่ม พิจารณาอาเรย์ supercap ขนาด 6 แคปแต่ละอันมี 2600 F. ความจุที่มีประสิทธิภาพจะประมาณนอกจากนี้โปรดทราบว่าแผ่นข้อมูลแสดงรายการกระแสสูงสุด 600 แอมป์ ดังนั้นเมื่อเริ่มต้นซุปเปอร์แคปสามารถดับแบตเตอรี่ได้น้อยกว่า 700 CCA หลังจากนั้น 30 วินาที ที่แย่กว่านั้นคือสมมติว่ากระแสคงที่ (ซึ่งไม่สมเหตุสมผลทั้งหมด แต่จะลดความซับซ้อนของเลขคณิต) แรงดันข้าม supercap จะลดลงd

$$C =\frac{2600}{6} = 433\text{ F}$$ $$\frac{dV}{dt} = \frac {i}{C} = \frac{600}{433} = 1.4 \text{ volt/sec}$$ และตัวอย่างเช่นแรงดันไฟฟ้า supercap จะลดลง 7 โวลต์หรือเกือบ 50% หลังจากเพียง 5 วินาที เนื่องจาก CCA ถูกกำหนดให้เป็นกระแสซึ่งสามารถรองรับ 30 วินาทีที่แรงดันเซลล์ 1.2 โวลต์ (7.2 โวลต์สำหรับแบตเตอรี่ 12 โวลต์) ซุปเปอร์แคปจะหมดพลังงานไอน้ำหลังจากเพียง 5 หรือ 6 วินาทีเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ปกติของ 30

นี่ไม่ใช่จุดที่แท้จริงเนื่องจากสตาร์ทเตอร์ไม่ได้วาด 600 แอมป์ แต่แอมป์ 100 ตัวนั้นเป็นจำนวนที่สมเหตุสมผลกว่า ภายใต้สถานการณ์เหล่านี้ซุปเปอร์แคปจะสูญเสียประมาณ 1/4 โวลต์ต่อวินาที นี่เป็นปัญหาหรือไม่? ฉันทราบว่าการแก้ไขปัจจุบันของ OP แสดงให้เห็นว่าผู้เริ่มต้นจะต้องให้พลังงานประมาณ 1 วินาทีเท่านั้น สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าโปสเตอร์นั้นอาศัยอยู่ในสภาพอากาศที่อบอุ่นและไม่เคยขับยานพาหนะที่มีอายุมากกว่าซึ่งไม่สามารถเริ่มได้อย่างง่ายดาย สำหรับชาวบ้านอย่างซุปเปอร์แคปจะทำอย่างดี สำหรับคนอื่น ๆ ไม่มาก

มีปัจจัยอื่น ๆ เช่นกัน แบตเตอรี่ทั่วไปสามารถให้พลังงานน้อยกว่าเมื่อเทียบกับซูเปอร์แคปได้นานแค่ไหน? มีการสร้างหมายเลขที่ใช้งานได้สำหรับ supercap แล้ว: 36 kJ แบตเตอรี่ตะกั่วกรดเป็นอย่างไร? โปรดทราบว่าวิดีโอนั้นชั่งแบตเตอรี่และมีน้ำหนัก 30 ปอนด์ (66 กิโลกรัม) แผ่นข้อมูล supercap ที่เชื่อมโยงให้ความหนาแน่นพลังงาน supercap (จริง ๆ แล้วพลังงานเฉพาะ) 1-10 W-hr / kg และความหนาแน่นพลังงานแบตเตอรี่ 10 - 100 W-hr / kg ซุปเปอร์แคปที่แสดงมีพลังงานเฉพาะ 4.3 ดังนั้นลองใช้พลังงานเฉพาะ 40 สำหรับแบตเตอรี่รถยนต์ ที่จริงแล้วWikipediaบอกว่า 33 ถึง 43 ดังนั้นมากับ 35 กันแล้วแบตเตอรี่ตะกั่วกรดขนาดที่แสดงในวิดีโอจะมีประมาณ

$$S.E. = 35\text{ W-hr/kg}\times{66} \text{ kg}= 2310\text{ W-hr} = 8.3\text{ MJ}$$ ซึ่งแตกต่างจากซุปเปอร์แคพแบตเตอรี่มีแรงดันไฟฟ้าไม่เชิงเส้นเทียบกับเส้นโค้งพลังงานที่มีอยู่พร้อมกับที่ราบสูงที่มีความยาวตามด้วยแรงดันไฟฟ้าตกที่คมชัดเมื่อแบตเตอรี่ถึงประจุ ตามจำนวนที่สะดวกสมมติว่า 90% ของพลังงานที่มีอยู่พบว่าแรงดันไฟฟ้าสูงกว่า 50% ของค่าเล็กน้อย นี่เป็นจารีตที่แท้จริง สิ่งนี้ให้พลังงานที่ใช้งานได้ประมาณ 7.5 MJ ซึ่งมากกว่า 208 เท่า

แบตเตอรี่รถยนต์ (ในรถยนต์เบนซิน / ดีเซลแบบดั้งเดิมฉันจะไม่สนใจรถยนต์ไฮบริดและรถยนต์ไฟฟ้าที่นี่) ใช้เพื่อสตาร์ทรถยนต์และยังให้พลังงานสำหรับโหลดต่าง ๆ ที่ใช้เมื่อดับเครื่องยนต์

ตัวเก็บประจุมีแนวโน้มที่จะมีการชาร์จ / การคายประจุมากกว่าแบตเตอรี่และไม่มีปัญหาจริงของการสึกหรอด้วยรอบจำนวนมาก แต่มีความหนาแน่นพลังงานต่ำกว่ามาก ดังนั้นธนาคารซุปเปอร์แคปขนาดเล็กสามารถเริ่มต้นรถยนต์ได้สำเร็จ (ตามวิดีโอแสดงให้เห็น) แต่มันก็จะทำการปลดล็อคได้อย่างรวดเร็วหากคุณมีการโหลดที่สำคัญเมื่อเครื่องยนต์หยุดทำงาน ในวิดีโอที่เชื่อมโยงกับคำถามที่คุณเห็นแรงดันไฟฟ้าลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อเขาเปิดไฟหน้า

นั่นจะเป็น PITA ที่สำคัญหากคุณต้องทำการซ่อมแซมริมถนนในเวลากลางคืน

ตัวเก็บประจุเรียกเก็บเงินอย่างรวดเร็ว แต่ก็ปล่อยประจุอย่างรวดเร็วเช่นกัน ดังนั้นทำไมเราใช้แบตเตอรี่ แบตเตอรี่จะชาร์จประจุอีกต่อไป ดังนั้นหากคุณเผลอเปิดไฟหน้าไว้เป็นเวลา 5 นาทีรถยนต์จะเริ่มทำงาน ตัวเก็บประจุมีราคาสูงกว่าเช่นกัน ประโยชน์อย่างเดียวที่ฉันเห็นคืออายุขัยจะนานขึ้นเนื่องจากตัวเก็บประจุมีวงจรการชาร์จมากขึ้น คุณอาจไม่ต้องเปลี่ยนตัวเก็บประจุ แต่ใส่เพียงแบตเตอรี่มีประสิทธิภาพเชื่อถือได้และราคาถูกกว่ามาก คุณอาจต้องเปลี่ยนใหม่ทุก ๆ 5 ปี แต่มันเป็นราคาเล็ก ๆ ที่จ่ายเพื่อความน่าเชื่อถือ เมื่อพิจารณาว่าแบตเตอรี่มีราคาถูกเท่าใดมันไม่มีเกมง่ายๆ น่าจะดีสำหรับการเพิ่มเหตุฉุกเฉินที่มีราคาแพง แต่แบตเตอรี่ก็เช่นกัน แบตเตอรี่นั้นหนักกว่า ... ดังนั้น ...