Как отличить ионистор от конденсатора
Перейти к содержимому

Как отличить ионистор от конденсатора

Ионистор или суперконденсатор: применение и принцип работы

Сегодня широко распространены высокомощные приборы, которые потребляют в короткий промежуток времени большой объем электроэнергии.

Для такой техники не всегда удобно использовать батареи или аккумуляторы, поэтому источником энергии для них могут выступать суперконденсаторы или ионисторы. Они также могут использоваться вместо либо в комплексе с аккумуляторными батареями.

Что такое ионистор – сфера применения

В отличие от стандартных конденсаторов ионистор не имеет диэлектрика, разделяющего электроды.

Электроды в комплексе с сепаратором и рабочей жидкостью (электролитом) установлены в герметично запакованном корпусе, к которому припаиваются точки вывода с указанием полярности. Форма и корпус ионистора может иметь разный размер и соответствовать параметрам обычных батареек. Такой модуль очень быстро теряет заряд и также быстро заряжается.

Применяют такие устройства в цифровых электронных приборах, в качестве дополнительного источника питания, что позволяет сохранить настройки аппаратуры при замене батареек.

Также суперконденсаторы применяют для работы таймеров на телевизоре, микроволновке и другой бытовой и аудиотехнике, а также медицинском оборудовании. Высокоемкостные ионисторы совместно с аккумуляторами способны питать электродвигатели.

Нередко ультраконденсаторы встраивают в микросхемы светодиодных фонарей. Заряжаться модуль может от солнечной энергии, накопленной в солнечных батарейках.

Как работает суперконденсатор

Принцип действия ультраконденсатора схож с обычным конденсатором, но комплектация внутреннего блока отличается материалами, из которых он изготовлен.

Контур делают из пористого материала, обладающего высокой электропроводимостью. Диэлектриком выступает электролит.

Ионистор или суперконденсатор: применение и принцип работы

В электрохимическом конденсаторе электрозаряд накапливается при помощи формирования двойного слоя напряжения на электроде в момент адсорбции ионов из рабочей жидкости (электролита).

В основу функционирования ионистора заложен принцип разложения разной полярности потенциалов – на катоде создаются ионы с отрицательным зарядом, а на аноде – с положительным.

Когда электролит проходит сквозь сепаратор, который разделяет полярность ионов, предотвращается замыкание. Напряжение сохраняется в устройстве статистическим методом.

Ионистор или суперконденсатор: применение и принцип работы

В течение небольшого временного отрезка суперконденсаторы способны накопить большой объем электроэнергии, что снижает время для их подзарядки.

Отдают устройства до 90% энергии, в отличие от аккумуляторов, которые способны отдать не больше 60%.

Электрический модуль изготавливают с охлаждением нескольких видов:

  • естественное;
  • водяное;
  • воздушное.

Виды устройств

Ультраконденсаторы производят нескольких видов:

Ионистор или суперконденсатор: применение и принцип работы

  1. Псевдоконденсаторы. Комплектуются твердым типом электродов.
  2. Гибридные блоки. Это переходной вариант между батареями и традиционными конденсаторами. Накопление и отдача заряда происходит в двойном электрическом слое. В приборе ставят электроды из различных материалов, от этого зависит и механизм накопления электрозаряда.

Катоды выполнены из графена, который представляет двумерную модификацию молекулы углерода с распределением атомов в один ряд. Данный материал отличается стойкостью к химическим реакциям.

Преимущества и недостатки

Основные преимущества ультраконденсаторов:

Ионистор или суперконденсатор: применение и принцип работы

  1. В сравнении с аккумуляторами большее число циклов заряда/разряда.
  2. Короткое время для заряда/разряда. Приборы устанавливаются там, где нет возможности использовать аккумулятор по причине длительного времени заряда.
  3. Небольшая масса и габариты.
  4. Для заряда не нужно применять специальное устройство, что упрощает эксплуатацию и обслуживание.
  5. Период эксплуатации выше, чем батарей и конденсаторов.
  6. Допустимый температурный режим при эксплуатации – от -40 до +70 градусов.

Основные недостатки ионистора:

  1. Небольшая величина напряжения. Для увеличения номинального напряжения подсоединяют несколько приборов по последовательной схеме. Принцип соединения ультраконденсаторов идентичен с подключением гальванических элементов для повышения напряжения.
  2. Высокая стоимость устройства. Данный недостаток скоро будет неактуальным, потому что техническое развитие не стоит на месте, разрабатываются новые материалы и технологии, что повлияет и на стоимость приборов.
  3. Не накапливают энергии столько, сколько аккумуляторы, по причине небольшой энергетической плотности, что сказывается на ограниченности в применении.
  4. Соблюдать полярность при подключении обязательно.
  5. Не допускать короткого замыкания, которое выведет устройство из строя.
  6. Применяются суперконденсаторы в цепи постоянного и пульсирующего тока, но при высокочастотном переменном токе устройство перегревается, что приводит к неисправности.

Ионисторы являются автономными источниками электропитания. Для микроэлектроники разрабатывают компактные устройства. В перспективе расширение сферы применения – автомобилестроение, мобильная техники, сфера связи.

Что такое ионистор?

Ионистор впервые появился еще в 20 веке. Изобрел это устройство американец Райтмаер, химик по образованию. В различных источниках и научной литературе этот прибор называется по-разному – суперконденсатор или ультраконденсатор. По своему внешнему виду ионистор похож на электролитический конденсатор, единственное и существенное отличие – это его емкость, она намного превышает обычные значение для этих радиодеталей.

В странах ЕС и США они обозначаются аббревиатурой EDLC, что переводится как конденсатор с двойным слоем. В данной статье будет разобрано строение, структура, применение ионисторов, где они используются. В качестве дополнения статья содержит в себе скачиваемые материал с точными техническими характеристиками и два видеоролика.

Что такое ионистор

Ионистор (или суперконденсатор) – это энергонакопительный конденсатор, заряд в котором накапливается на границе раздела двух сред – электрода и электролита. Энергия в ионисторе содержится в виде статического заряда. Накопление совершается, если к его обкладкам будет приложена разность потенциалов (постоянное напряжение).

Концепция создания ионисторов появилась недавно, и в настоящее время они заняли свою нишу применения. Ионисторы успешно могут заменять химические источники тока в качестве резервного (микросхемы памяти) или основного подзаряжаемого (часы, калькуляторы) источника питания.

Структура ионистора

Структура ионистора

Если обычный конденсатор представляет собой обкладки из фольги, разделенные сухим сепаратором, то ионистор – это комбинация конденсатора с электрохимической батареей. В нем применяются специальные обкладки и электролит.

В качестве обкладок используются материалы одного из трех типов: обкладки большой площади на основе активированного угля, оксиды металлов и проводящие полимеры. Использование высокопористых угольных материалов позволяет достичь плотности емкости порядка 10 Ф/см3 и больше.

Ионисторы на базе активированного угля наиболее экономичны в изготовлении. Их еще называют двухслойными или DLC-конденсаторами, потому что заряд сохраняется в двойном слое, образующемся на поверхности обкладки.

[stextbox ионисторов может быть водным либо органическим. Ионисторы на основе водного электролита обладают небольшим внутренним сопротивлением, но напряжение заряда для них ограничено 1 В. А ионисторы на основе органических электролитов обладают более высоким внутренним сопротивлением, но обеспечивают напряжение заряда 2…3 В.[/stextbox]

Для питания электронных схем нужны более высокие напряжения, чем обеспечивают ионисторы. Для получения нужного напряжения их включают последовательно. 3-4 ионистора обеспечивают напряжение достаточной величины.

Величина энергетической емкости конденсаторов измеряется в пикофарадах, нанофарадах и микрофарадах, в то время как емкость ионисторов (суперконденсаторов) на самом деле огромна и измеряется в фарадах (Ф). В ионисторах достижима энергетическая плотность от 1 до 10 Вт/кг. Она больше, чем у типичных конденсаторов, но меньше, чем у аккумуляторов. Относительно низкое внутреннее сопротивление ионисторов обеспечивает хорошую проводимость.

Параметры

Ионисторы отличаются следующими характеристиками:

  1. Внутреннее сопротивление (измеряется в миллиОмах).
  2. Максимальный ток. (А).
  3. Номинальное напряжение (В).
  4. Емкость (Ф).
  5. Параметры саморазряда.

В качестве электродов в приборе применяется активированный уголь или углерод на вспененной основе. Эти компоненты помещаются в электролит. Сепаратор предназначен для защиты устройства от короткого замыкания электродов. В современных устройствах не используется электролит на основе кислоты или кристаллического раствора щелочи, так как данные компоненты обладают высоким уровнем токсичности.

Во внутренних полостях конструкции содержится электролит, запасающий электроэнергию при взаимодействии с пластинами. Первые электрохимические ионисторы (молекулярные накопители энергиибыли) разработаны более 50 лет назад. Они были изготовлены на основе пористых углеродных электродов. В настоящее время они используются в некоторых электрических приборах. По сравнению с литий – ионными аккумуляторами современные ионисторы характеризуются большим ресурсом и высокой скоростью разряда.

Параметры отечественных ионисторов

При использовании ионисторов можно добиться более экономичного режима работы за счет аккумулирования излишков энергии. Между обкладками конструкции располагается не стандартный слой диэлектрика, а более толстая прослойка, позволяющая получить тонкий зазор.

При этом прибор обеспечивает возможность получения электроэнергии в больших объемах. Суперконденсатор аккумулирует и расходует заряды быстрее, чем альтернативные варианты. Двойной слой диэлектрика увеличивает площадь электродов. Это позволяет улучшить электрические характеристики.

Связка из шести ионисторов

Связка из шести ионисторов

Отличия суперконденсаторов от аккумуляторов

Суперконденсаторы часто применяются вместо батарей. Стандартные конденсаторы способны хранить небольшое количество электроэнергии. Суперконденсаторы могут накапливать заряды в тысячи, миллионы и миллиарды раз больше.

Подобные приборы работают быстрее батарей. Это обусловлено тем, что суперконденсатор создает статистические заряды на твердых телах, а батареи зависят от медленно протекающих химических реакций.

Батареи характеризуются более высокой плотностью энергии, а ионисторы более высокой плотностью мощности. Суперконденсаторы способны функционировать при низких показателях напряжения, а для получения большего напряжения, их нужно последовательно соединить. Такой вариант необходим для более мощного оборудования.

Технология ионисторов может найти применение в энергетике и приборостроении. Одно из применений – использование в ветряных турбинах. Подобные приборы помогают сгладить прерывистое питание от ветра.

В портативных электронных приборах используются источники питания разнообразных типов. В таких устройствах, как планшеты, смартфоны и ноутбуки важное значение имеет удельная энергоемкость. Чем больше данный показатель, тем выше будет емкость устройства при тех же физических параметрах.

Преимущества

  • Если сравнивать ультраконденсаторы с аккумуляторами, то первые из них способны обеспечить значительно большее число циклов заряда и разряда.
  • Цикл заряда и разряда происходит за очень короткое время, что дает возможность применять их в таких ситуациях, когда нельзя установить аккумуляторы, ввиду их длительной зарядки.
  • Устройства такого вида имеют намного меньшую массу и габаритные размеры.
  • Для выполнения заряда не требуется специального зарядного устройства, что упрощает обслуживание.
  • Срок работы ультраконденсаторов значительно выше, по сравнению с батареями аккумуляторов и силовыми конденсаторами.
  • Широкий интервал эксплуатационной температуры от -40 до +70 градусов.

Недостатки

  • Малая величина номинального напряжения. Этот вопрос решают путем соединения нескольких ультраконденсаторов по последовательной схеме, так же, как соединяют несколько гальванических элементов для увеличения напряжения.
  • Повышенная цена на такие устройства способствует удорожанию изделий, в которых они используются. По заверению ученых, скоро эта проблема станет неактуальной, так как технологии постоянно развиваются, и стоимость подобных устройств снижается.
  • Ионисторы не способны накопить большое количество энергии, так как имеют незначительную энергетическую плотность, и не могут обладать мощностью, сравнимой с аккумуляторами. Это негативно влияет на область их использования. Эта проблема может частично решиться путем подключения нескольких ионисторов вместе, по параллельной схеме.
  • Необходимость соблюдения полярности при подключении.
  • Не допускается короткое замыкание между электродами, так как от этого сильно возрастет температура ультраконденсатора, и он может выйти из строя.
  • Ионисторы хорошо работают в цепях пульсирующего и постоянного тока. Но при высокочастотном пульсирующем токе они сильно нагреваются ввиду их большого внутреннего сопротивления, что часто приводит к выходу из строя.

Применение

Ионисторы часто встречаются в устройстве цифрового оборудования. Они играют роль запасного источника питания микроконтроллера, микросхемы и т.д. С помощью такого источника при выключенном основном питании аппаратура способна сохранять настройки и обеспечивать питание встроенных часов. Например, в некоторых аудиоплеерах применяется миниатюрный ионистор.

[stextbox момент замены батареек или аккумуляторов в плеере могут сбиться настройки частоты радиостанции, часов. Благодаря встроенному ионистору этого не происходит. Он питает электронную схему. [/stextbox]

Его емкость значительно меньше аккумулятора, но его хватает на несколько суток, чтобы сохранить работу часов и настроек. Также ультраконденсаторы используются для работы таймеров телевизора, микроволновой печи, сложного медицинского оборудования.

Были случаи опытного использования ионисторов, например, для проектирования электромагнитной пушки, которую называют Гаусс оружием. В быту ионисторы используются в схемах маломощных светодиодных фонариков. Его зарядка может выполняться от солнечных элементов.

Перспективы использования

Ионисторы с каждым годом становятся все совершенней. Важным параметром, которому ученые уделяют особое внимание – является увеличение удельной емкости. Через какое – то время планируется подобными приборами заменить аккумуляторы. Такие элементы позволяют заменить батареи в различных технических сферах. Специалисты возлагают большие надежды на разработку графеновых устройств. Применение инновационного материала поможет уже в ближайшее время создать изделия с высокими показателями запасаемой удельной энергии.

Ионистор нового образца в несколько раз превосходит альтернативные варианты. Данные элементы имеют в своей основе пористую структуру. Применяется графен, на котором распределяются частицы рутения. Преимуществом графеновой пены является способность удержания частиц оксидов переходных металлов. Подобные суперконденсаторы работают на водном электролите, что позволяет обеспечить безопасность эксплуатации.

В перспективе новинки будут применяться в сфере изготовления персонального электрического транспорта. Приборы на основе графеновой пены могут перезаряжаться до 8000 раз без ухудшения качественных характеристик. В сфере автомобильного строения проводятся разработки альтернативных разновидностей топлива и устройств накопления энергии высокой эффективности. Подобные приборы могут применяться для грузового транспорта, электрических автомобилей и поездов.

Батарея из суперконденсаторов

Батарея из суперконденсаторов

В автомобилестроении суперконденсаторные батареи находят следующие применения:

  1. Пусковое устройство подсоединяется параллельно стартерным батареям. Применяется для повышения эксплуатационного срока и улучшения пусковых характеристик двигателя.
  2. Для стабильного питания акустических систем большой мощности в автомобиле.
  3. Буферные батареи подходят для применения в гибридном транспорте. Они характеризуются небольшой емкостью и значительной выходной мощностью.
  4. Тяговые батареи актуальны при использовании в качестве основного источника питания.

Суперконденсаторы обладают множеством преимуществ по сравнению с аккумуляторами в автомобильной промышленности. Они превосходно выдерживают перепады напряжения. Приборы характеризуются легкостью, поэтому можно устанавливать большое их количество. Для сферы микроэлектроники разрабатываются новые технологии по производству компактных суперконденсаторов.

При производстве электродов применяются специальные методы осаждения на тонкую подложку из диоксида кремния специальной углеродистой пленки. Использование суперконденсаторов позволяет внедрить в жизнь экологические технологии экономии энергии. В перспективе предусмотрено расширение сфер применения таких приспособлений для отраслей автотранспорта, мобильной техники и средств связи.

Ионистор или Суперконденсатор.

Сегодня широко распространены высокомощные приборы, которые потребляют в короткий промежуток времени большой объем электроэнергии.

Для такой техники не всегда удобно использовать батареи или аккумуляторы, поэтому источником энергии для них могут выступать суперконденсаторы или ионисторы. Они также могут использоваться вместо либо в комплексе с аккумуляторными батареями.

ЧТО ТАКОЕ ИОНИСТОР – СФЕРА ПРИМЕНЕНИЯ
Ионистор – это некий гибрид конденсатора и аккумулятора. В зарубежной литературе ионистор называют сокращённо EDLC, что расшифровывается как Electric Double Layer Capacitor, что по-русски означает: конденсатор с двойным электрическим слоем. Работа ионистора основана на электрохимических процессах.

Устройство ионистора.
Отличие ионистора от конденсатора заключается в том, что между его электродами нет специального слоя из диэлектрика. Взамен этого электроды у ионистора сделаны из веществ, обладающими противоположенными типами носителей заряда.

Как известно, электрическая ёмкость конденсатора зависит от площади обкладок: чем она больше, тем больше ёмкость. Поэтому электроды ионисторов чаще всего делают из вспененного углерода или активированного угля. Благодаря этому приёму удаётся получить большую площадь своеобразных «обкладок». Электроды разделяются сепаратором и всё это находятся в электролите. Сепаратор необходим исключительно для защиты электродов от короткого замыкания. Электролит же выполняется на основе растворов кислот и щелочей и является кристаллическим и твёрдым.

Например, с помощью твёрдого кристаллического электролита на основе рубидия, серебра и йода (RbAg4I5) возможно создание ионисторов с низким саморазрядом, большой ёмкостью и выдерживающие низкие температуры. Также возможно изготовление ионисторов на основе электролитов растворов кислот, таких как H2SO4. Такие ионисторы обладают низким внутренним сопротивлением, но и малым рабочим напряжением около 1 В. В последнее время ионисторы на основе электролитов из растворов щелочей и кислот почти не производят, так как такие ионисторы содержат токсичные вещества.
В результате электрохимических реакций небольшое количество электронов отрывается от электродов. При этом электроды приобретают положительный заряд. Отрицательные ионы, которые находятся в электролите, притягиваются электродами, которые заряжены положительно. В итоге всего этого процесса и образуется электрический слой.

Заряд в ионисторе сохраняется на границе раздела электрода из углерода и электролита. Толщина электрического слоя, который образован анионами и катионами, составляет очень малую величину порой равную 1…5 нанометрам (нм). Как известно, с уменьшением расстояния между обкладками ёмкость возрастает.

Чтобы увеличить рабочее напряжение ионистора их соединяют последовательно, также как и при соединении батареек. Правда, для надёжной работы такого составного ионистора нужно каждый отдельный ионистор шунтировать резистором. Делается это для того, чтобы выровнять напряжение на каждом отдельном ионисторе. Это связано с тем, что параметры отдельных ионисторов отличаются. Ток, который течёт через выравнивающий резистор, должен быть в несколько раз больше тока утечки (саморазряда) ионистора. Значение тока саморазряда у маломощных ионисторов составляет десятки микроампер.

Также стоит помнить, что ионистор – это полярный компонент. Поэтому при подключении его в схему нужно соблюдая полярность.

Кроме этого стоит избегать короткого замыкания выводов ионистора. И хотя ионисторы достаточно устойчивы к короткому замыканию, оно может привести к чрезмерному повышению температуры сверх максимального вследствие теплового действия тока, а это приведёт к порче ионистора.

Ионисторы прекрасно работают в цепях постоянного и пульсирующего тока. Правда, в случае протекания через ионистор пульсирующего тока высокой частоты он может нагреваться из-за высокого внутреннего сопротивления на высоких частотах. Как уже говорилось, увеличение температуры электродов ионистора выше максимально допустимой приводит к его порче.

В документации на ионистор, как правило, указывается значение его внутреннего сопротивления на частоте 1 кГц. Например, для ионистора DB-5R5D105T ёмкостью 1 Фарада внутреннее сопротивление на частоте 1 кГц составлет 30Ω. Также существуют ионисторы с ещё меньшим внутренним сопротивлением. Они маркируются как Low resistance или Low ESR. Такие ионисторы заряжаются быстрее.

Для постоянного тока же внутреннее сопротивление ионистора мало и составляет единицы миллиом – десятки ом.

Параметры
Основные электрические характеристики ионисторов включают в себя:

емкость, для ее измерения используется единица Фарад (Ф);
внутреннее сопротивление (Ом);
максимальный ток разряда (А);
величина номинального напряжения (В)
параметры саморазряда и разряда, последний довольно важный параметр, поэтому приведем формулу, по которой можно произвести расчет времени разряда ионистора: где:
t – время разряда, измеряется в секундах (с);
С – емкость устройства (Ф);
V1, V2 – начальное и конечное значение диапазона напряжений, при которых проводилось тестирование;
I – величина тестового тока (А).

ВИДЫ УСТРОЙСТВ
Ультраконденсаторы производят нескольких видов:

1. Псевдоконденсаторы. Комплектуются твердым типом электродов.
2. Гибридные блоки. Это переходной вариант между батареями и традиционными конденсаторами. Накопление и отдача заряда происходит в двойном электрическом слое. В приборе ставят электроды из различных материалов, от этого зависит и механизм накопления электрозаряда.
Катоды выполнены из графена, который представляет двумерную модификацию молекулы углерода с распределением атомов в один ряд. Данный материал отличается стойкостью к химическим реакциям.
3. Двухслойные модули. Состоят из электродов с пористой текстурой, которые разделены сепаратором. Электрозаряд определен емкостью двойного слоя. В модуле используется электролит.

Обозначение ионистора на схеме.
На схемах ионистор обозначается также как и электролитический конденсатор. Тогда же встаёт вопрос: «А как же определить, что на принципиальной схеме изображён именно ионистор?»
Определить, что на схеме изображён ионистор можно по значению номинальных параметров. Если рядом с обозначением указано, например, 1F * 5,5 V, то тут сразу станет понятно, что это ионистор. Как известно, электролитических конденсаторов ёмкостью 1 Фарада не существует, а если и существует, то габариты у него немалые . Также сразу бросается в глаза номинальное напряжение в 5,5 V. Как уже говорилось, ионисторы в принципе не рассчитаны на большое рабочее напряжение.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ:

Основные преимущества ультраконденсаторов:
1. В сравнении с аккумуляторами большее число циклов заряда/разряда.
2. Короткое время для заряда/разряда. Приборы устанавливаются там, где нет возможности использовать аккумулятор по причине длительного времени заряда.
3. Небольшая масса и габариты.
4. Для заряда не нужно применять специальное устройство, что упрощает эксплуатацию и обслуживание.
5. Период эксплуатации выше, чем батарей и конденсаторов.
6. Допустимый температурный режим при эксплуатации – от -40 до +70 градусов.

Основные недостатки ионистора:
1. Небольшая величина напряжения. Для увеличения номинального напряжения подсоединяют несколько приборов по последовательной схеме. Принцип соединения ультраконденсаторов идентичен с подключением гальванических элементов для повышения напряжения.
2. Высокая стоимость устройства. Данный недостаток скоро будет неактуальным, потому что техническое развитие не стоит на месте, разрабатываются новые материалы и технологии, что повлияет и на стоимость приборов.
3. Не накапливают энергии столько, сколько аккумуляторы, по причине небольшой энергетической плотности, что сказывается на ограниченности в применении.
4. Соблюдать полярность при подключении обязательно.
5. Не допускать короткого замыкания, которое выведет устройство из строя.
6. Применяются суперконденсаторы в цепи постоянного и пульсирующего тока, но при высокочастотном переменном токе устройство перегревается, что приводит к неисправности.

Применение
Сфера применения ионисторов довольно обширна, но наиболее часто они используются как аварийный или резервный блок питания для таймера или микросхем памяти в различных устройствах, начиная от телефонов и заканчивая музыкальными центрами, телевизорами, видеокамерами и т.д. Для микроэлектроники разрабатывают компактные устройства.
В перспективе расширение сферы применения – автомобилестроение, мобильная техники, сфера связи.

ИОНИСТОР ВМЕСТО АККУМУЛЯТОРА

Часто бывает так, когда обеспечить питание сети на основе одного аккумулятора не получается. Связано это с образованием больших и быстрых токов. Для решения подобной проблемы все применяли высоковольтные конденсаторы с большой емкостью. Позже популярность обрел ионистор, который стал добавляться в схему вместо аккумуляторной батареи или вместе с ней. Работа этого прибора основана на создании двойного слоя электричества, что выгодно отличает его от элементов, использующих химические реакции для накопления заряда. Необходимо более детально рассмотреть, где применяют ионистор и как сделать его своими руками.

Что такое и ионистор

Ионисторы появились в массовой продаже сравнительно недавно. Также они могут называться суперконденсаторами или ультраконденсаторами. Внешне они похожи на обычные конденсирующие элементы, обладающие более внушительной емкостью. Если говорить проще, то это смесь аккумуляторной батареи и конденсатора. Техническое устройство прибора можно описать, как конденсирующий электролитический элемент с двойным электрическим слоем. В зарубежной литературе его принято обозначать EDLC, что расшифровывается как Electric Double Layer Capacitor.


Внешний вид элемента

К сведению! Патент на производство приспособления, которое сохраняло электроэнергию с двойным электрическим слоем, получил американец К. Райтмаер еще в прошлом веке. Сегодня такие элементы стали крайне популярными и называются ионисторами.


Примерная схема строения

Несмотря на достаточно новую технологию преобразования и хранения электрической энергии, такие устройства сегодня доступны к продаже практически в любых магазинах электрики и электроники, а их производство налажено не только за рубежом, но и в России.

История создания

Первый конденсатор с двойным слоем на пористых угольных электродах был запатентован в 1957 году фирмой General Electric[1]. Так как точный механизм к тому моменту времени не был ясен, было предположено, что энергия запасается в порах на электродах, что и приводит к образованию «исключительно высокой способности накопления заряда»

. Чуть позже, в 1966, фирма Standard Oil of Ohio, Cleveland (SOHIO), USA запатентовала элемент, который сохранял энергию в двойном слое[2].

Столкнувшись с фактом небольшого объёма продаж, в 1971 году SOHIO передала лицензию фирме NEC, которой удалось удачно продвинуть продукт на рынке под именем «Supercapacitor» (Суперконденсатор). В 1978 году фирма Panasonic выпустила на рынок «Gold capacitor» («Gold Cap») «Золотой конденсатор», работающий на том же принципе. Эти конденсаторы имели относительно высокое внутреннее сопротивление, ограничивающее отдачу энергии, так что эти конденсаторы применялись только как накопительные батареи для SRAM.

Ионисторы в СССР были анонсированы в журнале «Радио» № 5 в 1978 году. Это были ионисторы КИ1-1 и они имели ёмкость от 0,1 до 50 Ф в зависимости от типоразмера.

Первые ионисторы с малым внутренним сопротивлением для применения в мощных схемах были разработаны фирмой PRI в 1982 году. На рынке эти ионисторы появились под именем «PRI Ultracapacitor».

Принцип работы ионистора

Как уже было сказано, ионистор сильно напоминает конденсатор, но в отличие от него он не имеет диэлектрического слоя вокруг себя. Обкладки представляют собой особые вещества, которые копят заряды противоположных знаков.

Известно, что емкостные характеристики конденсаторов, как и ионисторов, зависят от величины обкладок. Рассматриваемый элемент обладает обкладками из активированного угля или специально подготовленного вспененного углерода. Это обеспечивает повышенную площадь обкладок.

Вам это будет интересно Электросчетчик Энергомера СЕ 101


Простая схема, демонстрирующая принцип работы

Ионистор обладает выводами, которые сепарированы разделителем, помещенным в электролиты. Нужно это для предотвращения вероятных коротких замыканий. Электролиты чаще всего представляют собой кислоты и щелочи в любом приемлемом агрегатном состоянии.

Обратите внимание! При использовании электролитического йода или серебра можно получить качественный ионистор со значительными емкостными характеристиками, способностью работать при низких температурах и малым саморазрядом.

Во время протекания электрических и химических реакций часть электронов отделяется от полюсов приспособления и обеспечивает создание положительного заряда. Отрицательно заряженные ионы, которые находятся в электролите, притягиваются этими полюсами со знаком «плюс». В результате получается электрический слой.


Ионистор на плате магнитолы

Сам же заряд сосредотачивается на границах углеродных полюсов и электролитического вещества. Слой очень тонкий, всего 1-5 нанометров в толщину, а это значительно повышает емкость приспособления.

Возможно ли заменить батарею ионистором?

Ионисторы используются как средство хранения энергии ветряных электростанций в течение многих лет. В 2006 году компания Enercon впервые интегрировала их в такие системы для управления тангажом и аварийного питания. Оказалось, что ионисторы превосходят по характеристикам действующие аккумуляторные системы. Основное их преимущество в том, что они поддерживают высокий уровень производительности при низких температурах, практически не требуют обслуживания и имеют длительный жизненный цикл.
По крайней мере, две функционирующие системы должны останавливать ветряную турбину, и управление по тангажу является необходимым элементом безопасности, когда скорость ветра слишком высока либо теряется подключение сети к турбине. Ионисторы позволяют создать более надежную систему для аварийных ситуаций такого типа ввиду того, что источник питания является частью вращающейся сборки либо расположен внутри хаба, который ограничивает ваш выбор в хранении энергии. Ионисторы легкие, прочные, имеет более быстрое время отклика, чем тяжелые аккумуляторы, которые требуют более сложную структуру для поддержки их вращения и предотвращения негативных последствий воздействия холода. Требования к ионисторам существенно проще. Они лишь требуют некоторую защиту от влаги и недорогую схему балансировки для увеличения их жизненного цикла.

Ионисторы могут быть установлены в небольшом здании или пристройке недалеко от ветряных ферм, обеспечивая хранение энергии и сглаживание напряжения. Они могут работать в широком диапазоне температур и в отличие от батарей имеют более высокую эффективность для кратковременного хранения энергии. Ионисторы могут применяться при напряжениях ниже их номинального, что позволяет лучше адаптировать их к окружающим условиям на ветряных фермах. С экономической точки зрения, ионисторы Ioxus имеют гораздо лучший коэффициент ROI (коэффициент окупаемости инвестиций), чем любой другой носитель энергии при использовании в качестве накопителя энергии в данных условиях применений на всех этапах жизненного цикла турбин. Как ионисторы/суперконденсаторы могут помочь моей продукции?

Ионисторы имеют очень высокую удельную мощность, которая в значительной степени не зависит от температуры их рабочего диапазона. При использовании в паре с мощным источником энергии резко увеличивается пиковая мощность энергосистемы.

Насколько долго хватает ионистора?

Ионисторы имеют проектный срок службы 10 лет при работе с номинальным напряжением и температуре окружающей среды 25 °C. Уменьшение напряжения и температуры могут увеличить срок их эксплуатации, в то время как увеличение этих параметров сокращает срок службы. Большинство приложений используют ячейки с напряжением ниже номинального для увеличения срока службы при повышенных температурах.

Что такое выходное напряжение ионистора?

Ионистор отдает энергию при уменьшении напряжения и накапливает ее при увеличении. Выходное напряжение зависит от состояния заряда. Верхний и нижний пороговый уровень напряжения должен быть использован для определения рабочего диапазона напряжения.

Сколько энергии может обеспечить ионистор (как долго будет работать мое приложение)?

Ионисторы накапливают значительно большее количество энергии, чем традиционные конденсаторы, но существенно меньше, чем батареи. Чтобы определить энергию, которую может хранить идеальный конденсатор, необходимо воспользоваться следующей формулой:

С – емкость конденсатора, UВЕРХ – верхнее пороговое напряжение, UНИЖ – нижнее пороговое напряжение.

Сколько энергии могут обеспечивать ионисторы Ioxus?

Мощность ограничена только эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR). Ионисторы Ioxus обеспечивают плотность пиковой мощности выше 20 кВт/кг.

Как зарядить ионистор?

Необходимо строго соблюдать правила зарядки ионисторов. Ячейка будет потреблять столько тока, сколько на нее подается, в то время как увеличение напряжения на нем будет основываться на том, сколько заряда он накопил. Необходимо быть крайне осторожным пря зарядке ионисторов при низком состоянии заряда, так как он будет являться коротким замыканием при напряжении близком к нулю.

Как правильно подключить ячейки последовательно?

В большинстве случаев необходимо, чтобы ячейки были соединены последовательно, чтобы достичь более высоких значений рабочих напряжений. Для последовательно соединенных ячеек лучше уменьшать значения номинального напряжения, в целях снижения отрицательного воздействия несбалансированных ячеек на срок эксплуатации системы. Эквивалентное последовательное сопротивление при таком подключении увеличивается пропорционально количеству ячеек. Емкость уменьшается пропорционально количеству ячеек.

Как правильно подключить ячейки параллельно?

Ячейки могут быть подключены параллельно в том случае, если требуется увеличить общую емкость системы. Ячейки различных размеров могут быть соединены при условии, что их ESR и емкость совпадают. При этом ESR системы уменьшится пропорционально количеству ячеек, а емкость увеличится.

Что такое ток утечки?

Ионисторы имеют небольшое количество саморазряда, которое называют током утечки. Из-за небольших различий в материале при производстве ток утечки может немного меняться на каждом элементе. Со временем, когда ячейки находятся в высоком состоянии заряда, небольшие изменения тока утечки станут причиной передачи напряжений от ячейки к ячейке. Ячейки с меньшим током разряда увеличатся в напряжении, а с высоким уменьшаться. Со временем, все ячейки системы выровняются в напряжении, но до этого момента ячейки с низким током утечки (а соответственно, более высоким напряжением) будут деградировать быстрее, чем с высоким током утечки.

Что такое балансировка ячеек и так ли она необходима?

Балансировка ячеек – это способ уменьшить распространения напряжения в результате дисбаланса токов утечки, дисбаланса емкости или потерь от ESR. Балансировка ячеек может изменяться от простого транзистора с точностью 1% через терминалы каждой ячейки до сложных схем, перемещающих заряд через ячейки. Балансировка необходима для увеличения срока эксплуатации ионисторов.

Могу ли я заменить батарею ионистором?

Обычно нет, но есть определенные области применения с низким энергопотреблением, в которых может использоваться питание от ионисторов без использования аккумулятора (например, запуск двигателя или генератора). Использование высокоэффективных DC-DC преобразователей может значительно расширить диапазон рабочих напряжений и уменьшить количество энергии, потребляемой от ионистора.

Смотреть номенклатуру IOXUS

Электромобилем сегодня никого не удивишь. Но то, что показали нам в лаборатории Московского автодорожного института, не укладывалось в воображении. Представьте тележку на колесиках с детские санки, внизу ее разместилась маленькая коробочка с мыльницу, а сверху допотопный осциллограф килограммов на 70. Щелкнул тумблер, и … тележка плавно покатила. То, что она движется на электрической тяге, понятно. Но где же аккумулятор!

Автомобиль на конденсаторе, подготовленный для зарубежной выставки. Довольный произведенным эффектом, В.П. Хортов пояснил: — А в этой коробочке! Как?! Мы привыкли, что основную массу в такого рода транспортных средствах (до 40%) занимают аккумуляторы. А тут — коробочка! — Только! это не обычный аккумулятор, — говорит Хортов.- А конденсатор. К тому же на несколько порядков более емкий чем можно встретить в продаже. Так что же, проблема электромобиля разрешена? — Не торопитесь, — охладил нас Хортов.- Мы как раз ею и занимаемся. А тележка — всего лишь демонстрационная модель. … Мысль о замене аккумулятора на электромобилях конденсатором пришла к Хортову несколько лет назад. Логика ее вполне ясна. Конденсатор способен мгновенно заряжаться электричеством и тем самым дает сто очков вперед другим накопителям электроэнергии. Вот только обычный электролитический, о котором знают и наши читатели, для таких целей не годится. Уж очень мала его ёмкость. Перебрав все мыслимое и немыслимое, Хортов нашел-таки накопитель, вполне пригодный для своих замыслов — ионикс. Этот дальний родственник конденсаторов работает на электрохимическом принципе. Специалисты еще называют его молекулярным концентратом энергии. Его дальнейшее совершенствование и позволило приступить к опытам. Для наглядности прибегнем к образному примеру. Если бы в конденсаторе всю накопленную электрическую энергию превратить в механическую работу, например, заставить конденсатор «подпрыгнуть», то обычный электролитический одолел бы всего 10 см, в то время как хортовский подпрыгнул на 600 м! Заметная разница? И все равно конденсатор остается в 5-10 раз менее емким, чем аккумулятор. Казалось бы, тупик? Но Хортов предлагает рассуждать дальше. Проанализировать детальней все достоинства и недостатки аккумуляторов. Об их массе мы уже сказали. Кроме того, аккумулятор очень медленно заряжается и разряжается, при этом любит стабильность нагрузки. А в том сумасшедшем темпе, что присущ автомобилю — то прибавлять скорость, то гасить ее, он теряет свое преимущество в энергоемкости почти в два раза. Все это да еще капризность к механическим нагрузкам, морозу делает аккумуляторный автомобиль бесперспективным.

А если конденсатор? Что ж, что емкость его маловата. Можно предусмотреть постоянную подзарядку на дороге — времени для этого потребуется секунды. А можно прямо под полотном проложить индукционные катушки и подкачивать конденсатор по ходу автомобиля. Нам показали в лаборатории один из таких экспериментов. Тележка ездила по помещению, изредка останавливаясь, чтобы подпитаться от… стены. Никаких розеток, никаких проводов. Индукционные токи от катушки, спрятанной в стене, в полной безопасности насыщали тележку через штангу энергией. Тронь даже рукой — не ударит. Ну, разве не перспективно? Есть еще и другой путь, разрабатываемый аккумуляторщиками, но так и не приведший их к победе, — гибридный двигатель. На автомобиле устанавливается небольшой бензиновый движок на 5-10 кВт. Работает он в постоянном режиме, а значит, можно добиться, что отработанные газы будут практически безвредными. Движок подпитывает конденсатор электроэнергией, которая поступает потом прямо на колеса, их движут электромоторы, исчезают многоступенчатые механические передачи, а значит, возрастает КПД. По прикидкам, такому гибридному двигателю потребуется 1 литр бензина на 100 километров пути. Кто не пожелает ездить на таком «экономе»! В технике порой, как и в сказке, легко рассказывается, да нелегко делается. Конечно, предстоит еще решить немало технических трудностей, распутать многие конструктивные неувязки, прежде чем на дорогах появятся электромобили нового типа. Но ведь успехи уже есть. Так пожелаем же делу счастливого завершения. Ионикс своими руками Если, прочитав статью «Поедем на… конденсаторе!», вы заинтересовались проблемой создания новых электрических машин, давайте продолжим разговор. Переведем его в практическое русло — вместе поэкспериментируем. Начнем пучше с простой модели — лодочки. Купить ее можно в магазине. А электромоторчик взять от старой игрушки и укрепить с помощью скобы на корме. Впрочем, дело то для большинства из вас знакомое. Главное же — создать новый источник энергии для моторчика. Вспомним ионикc Хортова. В магазине его на приобретешь, так что приступим к делу. Работает ионикc на электрохимическом принципе. Значит, его конструкции есть и электроды, и электролит. Для электродов нам подойдут два кружочка из меди, латуни или нержавейки. Еще понадобится угольный порошок. Купите в хозяйственном магазине сменные угольные таблетки для водоочистителя «Родничок» и растолките их мелко-мелко. Электролит приготовим из обыкновенной воды, растворив в ней на 100 граммов 25 граммов поваренной соли. Смешайте раствор с угольным порошком до консистенции замазки и нанесите слоем в несколько миллиметров сначала на один электрод, потом на другой. Теперь очередь за прокладкой, которая должна разделить электроды так, чтобы электролит свободно проходил сквозь ее поры, а угольный порошок нет. Из наиболее распространенных материалов для такой цели подойдет обыкновенная промокашка, но можно поискать и что-нибудь попрочнее, например, кусочек поролона или стеклоткани. Начинка нашего ионикса готова. Остается найти ему подходящий кожух. Это может быть пластмассовая коробочка от косметического набора. Но не забудьте просверлить а ней дырочки и пропустить сквозь них проводки, припаянные к электродам.

Закрываем коробочку. Подсоединяем проводки к электрической батарейке (необходимо напряжение не более 0,7 В; его нетрудно получить при помощи одного гальванического элементе и переменного сопротивления 0…20 Ом) и смотрим, произошла ли зарядка, при этом на резных электродах должна образоваться концентрация разноименных ионов. Отсюда и название: ионикс. Конечно, лучше всего проверить заряд на приборе, например, вольтметре. Заранее ясно, что одного элемента будет для нас недостаточно. Сколько? Это, как вы понимаете, зависит от величины тока и напряжения, которые требуются электромоторчику. Если гирлянда из элементов, соединенных последовательно, будет получаться очень большая, попробуйте поэкспериментировать, меняя толщину угольно-электролитной обмазки, ее консистенцию, а также диаметры электродов. Можно попробовать и другие вещества, но, прежде чем сделать это, обязательно посоветуйтесь с учителем химии. Без знаний такие эксперименты опасны! Что же, если ионикс готов, можно приступать к запуску модели. Заметьте, как долго она проработает, каково время подзарядки. Конечно, до экспериментов Хортова нам еще далеко, но мы ужа на верном пути. Немаловажно, думаем, и то, что мы нашли замену элементам питания, которые так трудно достать нынче в магазинах. В иониксе используется емкость двойного электрического слоя. Что это такое! Под действием тока на поверхности проводника, погруженного в электролит, возникают два слоя ионов противоположного знака, располагающиеся на расстоянии равном одному — двум атомам. Электрические силы притягивают ионы друг к другу, а молекулярные — не позволяют сблизиться. Похоже на конденсатор. Чем меньше расстояние между обкладками конденсатора, тем больше его емкость. В двойном электрическом слое расстояния, как, сказано, очень малы, поэтому и емкость его велика. Если мерить конденсаторы на вес, то можно сказать, что один кг молекул двойного электрического слоя способен накопить я 100 раз больше энергии, чем 1 кг бензина! Устройство ионикса: 1, 5 — электроды; 2, 4 — угольно-электролитная, обмазка; 3 — прокладка. Гибридный автомобиль. На его борту — двигатель внутреннего сгорания 1 вращает электрогенератор 2. Конденсатор 4 через блок управления 3 то соединяется с генератором и заряжается, то отдает запасенную энергию электродвигателям 5. 6 — бак с бензином или даже спиртом, если хотите.

Бывают ситуации, когда реализовать автономное питание на основе одной аккумуляторной батареи не представляется возможным из-за образования больших кратковременных токов. В этом случае совместно использовался высоковольтный конденсатор большой емкости, пока не стали применять ионистор вместо аккумулятора или одновременно с ним.

В работе этого класса приборов заложена технология, благодаря которой создается двойной электрический слой (EDLC), этим они выгодно отличаются от устройств, где для накопления заряда эксплуатируются химические реакции, как обратимые (аккумулятор), так и необратимые (батарея).

Несмотря на то, что ионисторы появились относительно недавно, их изготовление налажено многими производителями как в нашей стране, так и за рубежом, эти радиодетали выпускают такие компании, как: Palm, Epcos, Elna и т.д.

Технические характеристики

Основными техническими параметрами, на которые следует обратить внимание при ознакомлении с прибором и его покупке, являются следующие:

  • емкость в фарадах;
  • внутреннее сопротивление в омах;
  • максимальный ток разряда в амперах;
  • номинальное напряжение в вольтах;
  • значения саморазряда и разряда.


Ионисторы вместо АКБ
Важно! Последний параметр крайне важен для изучения. Для его расчета нужно воспользоваться и другими величинами: t — временем разряда в секундах, С — емкостью в фарадах, V1 и V2 — начальным и конечным параметрами диапазона напряжений, а также I — силой тока.

Где применяют ионистор

Зачастую такие приспособления встречаются в схемах и платах различных цифровых девайсов. Нужны они там для создания автономного и резервного источников питания в случае разрядки или отказа основной батареи, а также для других целей. К примеру, от ионистора может питаться оперативная память, микроконтроллеры или электронные часы RTC. Это помогает держать в памяти программы и работать с системными часами даже при отключенном основном питании.

Например, при смене батареек на аудиоплеере он должен быть полностью обесточен, а это стирает все пользовательские настройки в виде любимых частот, громкости (если устройство цифровое) и т. д. Этого не происходит, так как внутри есть ионистор, предотвращающий сброс. Его емкостные характеристики несоизмеримо малы по сравнению с аккумуляторными, но их вполне хватает для поддержания питания основных микросхем в течение пары суток. Обычно за это время человек успевает вставить батарейки, и все продолжает работать, как положено.

Вам это будет интересно Пускатель звезда треугольник

Обратите внимание! Что касается самодельных схем, то такие приспособления можно подключать в качестве аварийного или резервного источника электроэнергии для небольших микросхем.


Элементы для солнечной батареи на основе ионисторов

В промышленных масштабах ионисторы применяются в:

  • медицинском оборудовании;
  • ветровых станциях;
  • приборах резервирования мощности;
  • элементах аккумулирования электрической энергии;
  • бытовой технике и электронике;
  • световых и осветительных приборах со светодиодами;
  • электронных замках.


Аккумуляторные суперконденсаторы

Использование

Транспортные средства

К:Википедия:Статьи без источников (тип: не указан)

Тяжелый и общественный транспорт

В настоящее время автобусы с питанием от ионисторов выпускаются фирмами Hyundai Motor и «Тролза».

Автобусы на ионисторах от Hyundai Motor представляют собой обыкновенные автобусы с электроприводом, питаемым от бортовых ионисторов. По задумке конструкторов из Hyundai Motor, такой автобус будет заряжаться на каждой второй или каждой третьей остановке, причём длительности остановки достаточно для подзарядки автобусных ионисторов. Hyundai Motor позиционирует свой автобус на ионисторах как экономичную альтернативу троллейбусу (нет необходимости прокладывать контактную сеть) или дизельному (и даже водородному) автобусу (электроэнергия пока дешевле дизельного или водородного топлива).

Автобусы на ионисторах от «Тролзы» технически представляют собой «бесштанговые троллейбусы». То есть конструктивно это троллейбус, но без штанг питания от контактной сети и, соответственно, с питанием электропривода от ионисторов.

Но особенно перспективны ионисторы в качестве средства реализации системы автономного хода для обычных троллейбусов. Троллейбус, оборудованный ионисторами, по маневренности приближается к автобусу. В частности, такой троллейбус может:

  • проходить отдельные короткие участки маршрута, не оборудованные контактной сетью (в том числе при необходимости двигаться в объезд, когда на каком-то участке маршрута движение по штатной трассе маршрута невозможно);
  • проходить места обрыва линии контактной сети;
  • возможность объезжать препятствия даже тогда, когда длина токоприёмных штанг не позволяет это сделать (водитель оборудованного ионисторами троллейбуса в этом случае просто опустит токоприёмные штанги и объедет препятствие, после чего вновь поднимет токоприёмные штанги и продолжит движение в штатном режиме);
  • отпадает надобность в развитии контактной сети в депо и на разворотных кольцах на конечных остановках — в депо и на разворотных кольцах оборудованные ионисторами троллейбусы маневрируют с опущенными токоприёмными штангами.

Таким образом, троллейбусная система, эксплуатируя оборудованные ионисторами троллейбусы, по гибкости приближается к обычной автобусной.

Автомобильный

Ё-мобиль — проект автомобиля, разрабатывавшийся в Российской Федерации, использовал суперконденсатор как основное средство для накопления электрической энергии. Сами эти суперконденсаторы пока не выпускаются серийно и разрабатывались параллельно с автомобилем.

Существуют проекты, объединяющие суперконденсатор и химический аккумулятор в едином блоке, что взаимно компенсирует недостатки тех и других. В результате получается накопитель с большим сроком службы, меньшей стоимостью и большим запасом энергии, чем при использовании обычных аккумуляторов.

Автогонки

Система KERS, применяющаяся в «Формуле-1», использует именно ионисторы.

Бытовая электроника

Применяются для основного и резервного питания в фотовспышках, фонарях, карманных плеерах и автоматических коммунальных счётчиках — везде, где требуется быстро зарядить устройство. Лазерный детектор рака молочной железы на ионисторах заряжается за 2,5 минуты и работает 1 минуту.[7]

В 2007 году выпустили шуруповёрт, в котором ионисторы общей ёмкостью 55 фарад заряжаются 1,5 минуты. Заряда хватает на 22 шурупа.К:Википедия:Статьи без источников (тип: не указан)[источник не указан 1892 дня

В магазинах автоаксессуаров продаются ионисторы ёмкостью порядка 1Ф, предназначенные для питания автомагнитол (и аппаратуры, питаемой от разъёма прикуривателя) при выключенном зажигании и в период старта двигателя (на многих автомобилях на время работы стартёра отключаются все остальные потребители), а также для сглаживания скачков напряжения при пиковых нагрузках, например, работы мощных динамиков.

Как зарядить ионистор

Для зарядки этого элемента нужен источник питания. Если он имеется в схеме, и прибор работает корректно, то ионистор заряжается сам по себе и поддерживает напряжение, передаваемое от аккумулятора или электрической сети. Если необходимо зарядить приспособление самостоятельно, то подойдет схема, описная ниже.


Пример подключения для зарядки

Прибор запитывают от 12-вольтного адаптера. Затем используется стабилизатор напряжения и тока для регулирования 5,5 В для зарядки элемента. Это напряжение подается на конденсатор через полевой MOSFET-транзистор, который действует в роли переключателя. Он замыкается только тогда, когда напряжение в ионисторе падает до 4,8 В.

Важно! Если напряжение повышается, то транзистор размыкается, и зарядка прекращается.

Какая полярность ионистора

Эти элементы не обладают характеристикой полярности в силу своих электротехнических свойств. К тому же отсутствие полярности — явный плюс. Иногда производители указывают на своих приспособлениях стрелочки для обозначения полюса или знаки «+» и «-». Это не полярность ионистора, а обозначение полярности остаточного напряжения после первой тестовой зарядки на заводе-изготовителе.

Обратите внимание! Это означает, что после разряда на нагрузку можно припаивать элемент с любыми включениями. На работоспособность схемы это никак не повлияет.

Как сделать ионистор своими руками

Делать ионистор самостоятельно — неэффективная трата времени, но ради эксперимента попробовать можно. Для него нужны две металлические пластинки (обычно это медь), которые плотно прилегают к слою из активированного угля с обеих сторон. Слой угля в равных долях делится тонкой пластинкой диэлектрика. Весь уголь пропитывают электролитами.


Результат самодеятельности — большой ионистор своими руками

На пластинки заранее припаивают провода, чтобы было через что заряжать. Двойной электрический слой при подаче питания начнет появляться на порах активированного угля. Готовят «начинку» просто: уголь толкут в пыль и смешивают с электролитическим составом до получения консистенции густой каши. Впоследствии ее намазывают на обезжиренные и очищенные пластины.

Вам это будет интересно Электросхема квартиры

Срок службы ионистора

Рассматриваемые элементы обладают достаточно большими сроками службы. К примеру, при номинальном напряжении в 0,6 В прибор может работать до 40 000 ч. При этом за все это время будет наблюдаться лишь незначительное снижение емкости. Предполагаемый срок службы завит от заявленного производителем, но не следует исключать воздействие на ионистор фактора влажности, повышенного напряжения и перепадов температур.

Важно! Обычно указывают сроки для идеальных лабораторных условий.


Маркировка прибора и указание полярности

Таким образом, в этом материале было разобрано, как сделать ионистор своими руками, и где он нашел свое применение. Эти элементы, изобретенные сравнительно недавно, обсуждали, как источник альтернативной энергии и прорыв, но таковым они не стали. Несмотря на это, область применения их весьма широка.

Какие бывают суперконденсаторы

Ученые разработали бумагу-конденсатор

Ученые разработали бумагу-конденсатор

Выпускаются они различных размеров и форм: от совсем маленьких, крепятся которые на поверхности приборов, не больше монетки по размерам, до очень крупных цилиндрических и призматических. Основным их назначением является дублирование источника основного (батареи) в случае падения напряжения.

Энергоемкие современные электронные и электрические системы к источникам питания выдвигают высокие требования. Появившееся оборудование (от цифровых камер до электронных портативных устройств и электрических трансмиссий транспортных средств) нуждается в аккумулировании и подаче необходимой энергии.

Решается эта задача современными разработчиками двумя путями:

  • Использованием аккумулятора, способного обеспечивать высокий импульс тока
  • Присоединением параллельно батарее в качестве страховки суперконденсаторов, т.е. «гибридное» решение.

В последнем случае суперконденсатор выполняет функцию источника питания при падении напряжения на аккумуляторе. Обусловлено это тем, что батареи обладают высокой плотностью энергии и малой плотностью мощности, в то время как суперконденсаторы, наоборот, характеризуются малой плотностью энергии, но высокой плотностью мощности, т.е. они обеспечивают ток разрядки на нагрузку. Включив суперконденсатор параллельно батарее, можно ее использовать более эффективно, следовательно, продлить срок службы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.