Süper kapasitör geliştirmedeki yenilikler: geçmiş, şimdi ve gelecek

Güç elektroniği endüstrisi elektrifikasyon nüfuz endüstriyel alanların daha geniş bir aralığı trendi olarak, yukarı doğru bir spiral ve gösteriler hiçbir düzensizlik olmuştu ve yüksek teknoloji güç elektronik cihazların ihtiyacını gerektirir etmiştir. Son yıllarda, daha hızlı depolama, verimli güç yönetimi ve enerji optimizasyonunun gerekliliğiyle tetiklenen gelişmiş elektrik depolama çözümlerine olan ihtiyaçta belirgin bir artış olmuştur.

Güç elektroniği endüstrisinin uygulama odaklı yapısı, kapasitörler gibi elektrik depolama çözümlerinin geliştirilmesinde önemli bir rol oynamıştır. Kapasitörlerin şarj edilmesindeki göreceli zaman etkinliği, çok sayıda güç depolama cihazında bunların uygulanmasını gerektirmektedir. Bununla birlikte, kapasitörlerin elektrik depolama kapasitesinde hala gelişme potansiyeli vardır ve bu da süper kapasitörlerin geliştirilmesine yol açmıştır - aynı zamanda ultrakapasitörler veya elektrokimyasal kapasitörler (EC'ler) olarak da bilinir.

Verimli Güç Depolamasına Odaklanma, Süper Kapasitörlerin Ortaya Çıkmasını Tetikledi

Endüstriyel gelişmeler elektrifikasyon trendi etrafında dönmeye başladıkça, süper kapasitörlerin tasarımlarındaki yenilikler hız kazandı. General Electric de dahil olmak üzere küresel devler, önemli bir elektrifikasyon etkinleştirici olarak endüstrilerde süper kapasitörlere yönelik artan talepten yararlanmak amacıyla süper kapasitörlerde tasarım iyileştirmelerine adanmış deneyler gerçekleştirdi. NEC Corporation, süper kapasitörleri ticari olarak dünyaya tanıtan ilk birkaç şirket arasındaydı; Ohio Standard Oil Company (SOHIO), esas olarak buluşa atfedilir.

Daha verimli bir enerji depolama çözümü olarak süperiletkenlerin ortaya çıkışını yayınlayınca, EC teknolojisinin popülaritesi anında arttı. Süper kapasitörlerin tasarımları, ilk ticari lansmanlarından bu yana birkaç nesil boyunca ilerledi. Güç elektroniği endüstrisindeki araştırma kuruluşları ve önde gelen şirketler, süper kapasitörlerin maliyet etkinliğini ve performansını daha da iyileştirmek için hala üretim yöntemleri ve malzemeleri etrafında yenilik yapmaya odaklanıyor.

Araştırma Enstitüleri, Süper Kapasitörler için Yenilikçi Üretim Prosedürlerini Keşfetti

Süper kapasitörlerin mükemmel operasyonel özelliklerine rağmen, üreticiler pillere kıyasla yüksek üretim maliyetlerini ve süper kapasitörlerin daha düşük enerji depolama kapasitesini kontrol etmek için hala mücadele ediyor. Ayrıca, süper kapasitörlerle ilgili dayanıklılıkla ilgili endişeler, endüstriyel uygulamalarda benimsenmesini belirli bir ölçüde kısıtlamaktadır. Bu endişelere yanıt olarak, süper kapasitör imalat şirketleri, süper kapasitörlerin daha üstün bir versiyonunu tasarlamak için araştırma ve geliştirmeye (Ar-Ge) büyük yatırımlar yapıyor.

Son beş yılda süper kapasitör pazarını şekillendiren araştırmaya dayalı yeniliklerden bazıları şunlardır:

• Şubat 2013'te, Los Angeles Kaliforniya Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, tüketici sınıfı LightScribe DVD yazıcı kullanarak mikro ölçekli süper kapasitörler üretmek için çığır açan ve uygun maliyetli bir üretim yöntemi keşfettiler. Bu mikro-süperkapasitörler, bir atom kalınlığında bir grafitik karbon katmanından oluşur ve minyatürleştirilmiş elektronik cihazlara kolayca entegre edilebilir. Araştırmacılar, yeni üretim tekniği ile birlikte iki boyutlu bir grafen tabakasının kullanılmasıyla, üretim maliyetlerini büyük ölçüde azaltabilir ve süper kapasitörler için uygulama kapsamını genişletebilir.
• Temmuz 2013'te, Ulsan Ulusal Bilim ve Teknoloji Enstitüsü'nden (UNIST) araştırmacılar, süper kapasitörlerin üretiminde kullanılabilecek 3 boyutlu mezogözenekli grafen nano topunu (MGB) seri üretmek için yenilikçi bir yöntem geliştirdi. Araştırmacılar, mezogözenekli grafenin özelliklerinin, süper kapasitörlerin ölçeklenebilirliğini, kalitesini ve maliyet etkinliğini artıracağını ve elektrikli araçlardaki uygulamalarının kapsamını genişleteceğini öngördü.
• Ağustos 2014'te, Avustralya'daki Monash Üniversitesi'ndeki mühendisler, enerji yoğunluklarını ticari cihazlardan 10 kat daha fazla artırmak için süper kapasitörler içinde grafen üretmek için yeni bir yöntem geliştirdiler. Mühendisler, geleneksel kağıt üretim yöntemine benzer bir işlemle makroskopik bir grafen malzemesi yarattı. Ek olarak, grafendeki çözelti bazlı kimyasal - grafit oksidi azaltarak, mühendislerin grafenin ticarileştirilmesi için yeni yollar ve 10 kat enerji yoğun süper kapasitörler açabileceklerini doğruladılar.
• Güney Kore'deki bir grup araştırmacı, Ağustos 2014'te süper kapasitör elektrotları için alışılmadık derecede yenilikçi ancak son derece uygun bir alternatif malzeme keşfetti. Süper kapasitörlerde sigara filtreleri kullanmanın bir yolunu buldular, bu da yüksek güçlü, yüksek performanslı karbon bazlı bir malzemeye dönüştürülebilir. yoğunluklar. Araştırmacılar, ticari olarak mevcut karbondan daha fazla elektrik enerjisi depolamak için kullanılmış sigara filtrelerini başarıyla kullanabilirler.

Süper Kapasitör Materyal Gelişmelerine Odaklanma Her Yerde

Yüksek performanslı malzemelerin geliştirilmesine yönelik hareket, giyilebilir tüketici elektroniği ve elektrikli araçlar gibi çeşitli endüstriyel uygulamalarda süper kapasitörlere yönelik sürekli artan taleple birlikte, süper kapasitör üreticileri arasında kesin bir aşikârlık kazandı. Grafen, süper kapasitörler için uygun malzemelerden biri olmaya devam etse de, devam eden araştırma faaliyetleri, süper kapasitör pazarının manzarasında önemli dönüşümlere işaret ediyor.

Amsterdam Üniversitesi Van't Hoff Moleküler Bilimler Enstitüsü'nden bir grup kimyager, yakıt hücreleri projesi için deneyler yaparken süper kapasitör için yeni bir malzeme icat etti. Araştırmacılar, yüksek gözenekli süper kapasitör malzemesinin düşük maliyetli, hafif ve toksik olmadığını ve ulaşım, elektronik ve enerji depolama cihazları gibi süper kapasitörlerin potansiyel ticari uygulamalarında kullanılabileceğini buldular.

UC Santa Cruz ve Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı'ndaki (LLNL) başka bir grup bilim insanı, kalınlıkları milimetre düzeyinde azaltmak ve güç yoğunlukları ve kapasitans tutma dahil olmak üzere süper kapasitörlerin performans özelliklerini iyileştirmek için ultra hızlı 3D baskılı grafen kullandı.

Bir katlanabilir süperkapasitörü esnek olduğu gibi özellikle giyilebilir elektronik ürünlerde, daha uzun süre daha fazla enerji depolayabilir Georgia Tech ve Kore Üniversitesi mühendisleri tarafından sıradan kağıttan yapıldı. Dünyanın dört bir yanındaki bilim adamları, mühendisler ve araştırmacılar, güç kaybını bir kerede önlemek için esas olarak süper kapasitörlerin güç yoğunluğunu ve enerji yoğunluğunu dengelemeye odaklanıyor.

Süper kapasitörlerin üretiminde kullanılan malzemelerdeki son gelişmeler ve yenilikler, esas olarak kendi kendine deşarj veya kısa devre olasılığını azaltmaya odaklanmaktadır. Süper kapasitör pazarındaki paydaşlar, diğer süper kapasitör türlerinden daha yüksek enerji yoğunluğunu yansıtabilen sözde kapasitörlerin ve hibrit kapasitörlerin çeşitli performans özelliklerinden yararlanmayı hedefliyor.

Elektrikli çift katmanlı kapasitörlere olan talep, süper kapasitörler pazarında en yüksek seviyede kalırken, hibrit kapasitörler, çeşitli endüstriyel uygulamalarda talepte bir artışa tanık oluyor.

Otomotiv Sektörü - Süper Kapasitör Üreticileri için Temel Büyüme Potansiyeli Alanı

Otomotiv sektörü şu anda süper kapasitörler gibi yüksek kaliteli enerji depolama cihazlarının üreticileri için yüksek büyüme potansiyeli olan bir alandır. 2013 yılında, süperkapasitörlerin otomotiv uygulamaları az 1/5 sorumluydu ^th süperkapasitörün pazarının gelir paylaşımının. Bununla birlikte, otomotiv endüstrisindeki son gelişmelerle birlikte, otomobiller süper kapasitörlerin en önemli uygulamalarından biri haline geldi.

Otomotiv üreticilerinin petrol endüstrisine bağımlılığı azaltmaya odaklanması ve yönetim organlarının katı çevresel düzenlemeler getirmesiyle, elektrikli araçlar için büyüme beklentilerinin umut verici olacağı öngörülüyor. Bu, süper kapasitör üreticilerinin hızla gelişen otomotiv endüstrisinde karlı fırsatları görmelerine yol açtı.

Elektrikli araçlar veya hibrit elektrikli araçlar için uygun süper kapasitörler geliştirmek, süper kapasitör üretim şirketlerinin en önemli iş stratejilerinden biridir. Öte yandan, otomotiv üreticileri de yüksek kaliteli enerji depolama sistemleri arayışlarını haklı çıkaran en verimli elektrikli araçları piyasaya sürme yarışında. Bu sonuçta, hızla gelişen otomotiv endüstrisindeki süper kapasitörlerdeki yeniliklerin sürekli genişleyen kapsamını yansıtıyor.

Şubat 2019'da, otomotiv ve enerji endüstrilerinde küresel bir dev olan Tesla Inc., lider bir pil teknolojisi şirketi olan Maxwell Technologies Inc.'i yaklaşık 218 milyon ABD Doları karşılığında satın aldığını duyurdu. Şirket, elektrikli araçlar için kazançlı fırsatlardan yararlanmayı hedefliyor ve bu satın alma ile süper kapasitörler alanında araç şarj yeteneklerini hızlandırabilecek uzmanlık eklemeyi planlıyor.

Mayıs 2018'de, dünyanın önde gelen lüks otomobil üreticisi Rolls-Royce, Birleşik Krallık merkezli bir teknoloji şirketi olan Superdielectrics Ltd ile bir işbirliği anlaşması imzaladı, süper kapasitörlerin potansiyelini araştırdı ve son teknoloji ürünü yüksek enerjili bir depolama yarattı teknoloji. Bu ortaklık ile Roll-Royce, malzeme bilimindeki uzmanlığını Superdielectrics'in hidrofilik polimerleriyle birleştirerek birinci sınıf süperkapasitör batarya uygulamaları geliştirmeyi hedefliyor.

Lamborghini, otomotiv endüstrisinin elektrifikasyonu sırasında süper kapasitörlerin olağanüstü özelliklerinden yararlanmayı planlayan otomobil şirketleri grubuna katılan bir başka önde gelen otomobil üreticisi. Şirketin teknik direktörü geçtiğimiz günlerde şirketin daha önce marş aküsü için Lamborghini Aventador'da süper kapasitörler kullandığını açıkladı. Uzmanlar, Aventador'un halefinin aynı süper kapasitörleri kullanabileceğini tahmin ediyor.

Sürekli gelişen otomotiv endüstrisi, süper kapasitör üreticileri için çok heyecan verici bir rekabet ortamı yaratmıştır . Süper kapasitörlerin performansında sürekli ilerleme arayışı, önümüzdeki yıllarda süper kapasitörler pazarında bazı çığır açan yenilikleri tetikleyecektir.

Elektronik, Enerji ve Güç Endüstrilerinin Beklentilerinde Süper Kapasitörlerin Rolü

Otomotiv ve ulaşım endüstrisinin önümüzdeki on yılda süper kapasitörler pazarının gelir payının üçte birinden fazlasını oluşturması bekleniyor. Yeni çağ otomotiv endüstrisindeki süper kapasitörlerin yüceltilmiş geleceğine rağmen, tüketici elektroniği ve enerji ve güç endüstrilerinin süperkapasitör pazarının gelişiminde aslan payı olması muhtemeldir.

Süper kapasitörler, piller veya enerji depolama sistemleri üzerinde çalışan herhangi bir elektronik ürünün iş gücü olarak lanse edilir. Önümüzdeki yıllarda, süper kapasitörlerin çeşitli endüstri dikeylerinde her yerde kabul görmesi muhtemeldir. Süper kapasitörler pazarının geleceği, modern giyilebilir ürünlerin ve tüketici elektroniği ürünlerinin geleceğini güçlendirecek EC'lerin ortaya çıkışına muhtemelen tanık olacaktır. Güneş süperkapasitörleri de gelecekte giyilebilir sensörler alanında, özellikle giyilebilir sağlık cihazlarında büyük bir satış potansiyeline sahip olması beklenen bir şey.

Güç elektroniği endüstrisindeki devam eden araştırma faaliyetleri ve gelişmeler, yakın gelecekte süper kapasitörlerin pillerin yerini alacağını ima etmeye devam ediyor. Elektronik, enerji ve güç, askeri ve savunma ve havacılık gibi çeşitli endüstriyel sektörlerde artan süper kapasitör uygulamaları ile süper kapasitörler için küresel pazarın 2028 yılına kadar 5,5 milyar ABD Dolarını aşması bekleniyor. Süper kapasitörler pazarının üstel büyüme oranı, manzaradaki araştırmacılar, üreticiler ve diğer paydaşlar için kazançlı fırsatları artırması bekleniyor.

Aditi Yadwadkar , deneyimli bir pazar araştırması yazarıdır ve Elektronik ve Yarıiletken endüstrisi hakkında kapsamlı yazılar yazmıştır. Future Market Insights'ta (FMI), dünyanın her yerinden müşterilerin ihtiyaçlarına hizmet etmek için Electronics and Semiconductor araştırma ekibiyle yakın bir şekilde çalışıyor. Bu bilgiler, FMI tarafından Supercapacitors Market ile ilgili bir rapora dayanmaktadır.