- Skoncentrowanie się na wydajnym magazynowaniu energii spowodowało pojawienie się superkondensatorów
- Instytuty badawcze odkryły innowacyjne procedury wytwarzania superkondensatorów
- Skupienie się na rozwoju materiałów superkondensatorów jest wszechobecne
- Przemysł motoryzacyjny - kluczowy obszar potencjału wzrostu dla producentów superkondensatorów
- Rola superkondensatorów w perspektywach przemysłu elektronicznego i energetycznego
Przemysł energoelektroniczny znajduje się na spirali zwyżkowej i nie wykazuje oznak osłabienia, ponieważ trend elektryfikacji przenika szerszy zakres dziedzin przemysłowych i pociąga za sobą zapotrzebowanie na zaawansowane technicznie urządzenia energoelektroniczne. W ostatnich latach nastąpił wyraźny wzrost zapotrzebowania na zaawansowane rozwiązania w zakresie magazynowania energii elektrycznej, spowodowane koniecznością szybszego magazynowania, wydajnego zarządzania energią i optymalizacji energii.
Charakter aplikacji przemysłu energoelektronicznego odegrał ważną rolę w rozwoju rozwiązań do magazynowania energii elektrycznej, takich jak kondensatory. Względna efektywność czasowa ładowania kondensatorów skłania do ich stosowania w wielu urządzeniach magazynujących energię. Jednak nadal istnieje potencjał poprawy zdolności kondensatorów do magazynowania energii elektrycznej, co z kolei doprowadziło do rozwoju superkondensatorów - zwanych również ultrakondensatorami lub kondensatorami elektrochemicznymi (EC).
Skoncentrowanie się na wydajnym magazynowaniu energii spowodowało pojawienie się superkondensatorów
Wraz z rozwojem przemysłu związanym z trendem elektryfikacji, innowacje w projektach superkondensatorów nabrały tempa. Globalni giganci, w tym General Electric, przeprowadzili eksperymenty poświęcone ulepszeniom projektowym w superkondensatorach, starając się wykorzystać rosnące zapotrzebowanie na superkondensatory w przemyśle jako kluczowy czynnik umożliwiający elektryfikację. NEC Corporation była jedną z pierwszych nielicznych firm, które komercyjnie wprowadziły na świat superkondensatory; Za wynalazek przypisuje się głównie firmę Standard Oil Company of Ohio (SOHIO).
Po pojawieniu się nadprzewodników jako bardziej wydajnego rozwiązania do magazynowania energii popularność technologii EC gwałtownie wzrosła. Konstrukcje superkondensatorów rozwijały się przez kilka pokoleń od czasu ich pierwszego komercyjnego wprowadzenia na rynek. Organizacje badawcze i wiodące firmy z branży energoelektroniki nadal koncentrują się na innowacjach w zakresie metod produkcji i materiałów, aby jeszcze bardziej poprawić opłacalność i wydajność superkondensatorów.
Instytuty badawcze odkryły innowacyjne procedury wytwarzania superkondensatorów
Pomimo doskonałych właściwości operacyjnych superkondensatorów, producenci nadal borykają się z wysokimi kosztami produkcji i niższą zdolnością magazynowania energii przez superkondensatory w porównaniu z bateriami. Ponadto obawy związane z trwałością dotyczące superkondensatorów ograniczają do pewnego stopnia ich zastosowanie w zastosowaniach przemysłowych. W odpowiedzi na te obawy firmy produkujące superkondensatory intensywnie inwestują w badania i rozwój (B + R), aby zaprojektować lepszą wersję superkondensatorów.
Niektóre z innowacji opartych na badaniach, które ukształtowały rynek superkondensatorów w ciągu ostatnich pięciu lat, to:
- W lutym 2013 r. Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles odkryli przełomową i opłacalną metodę wytwarzania superkondensatorów w mikroskali przy użyciu konsumenckiej nagrywarki DVD LightScribe. Te mikro-superkondensatory składają się z warstwy węgla grafitowego o grubości jednego atomu i można je łatwo zintegrować ze zminiaturyzowanymi urządzeniami elektronicznymi. Dzięki zastosowaniu dwuwymiarowego arkusza grafenu w połączeniu z nową techniką wytwarzania naukowcy mogliby w znacznym stopniu obniżyć koszty produkcji i rozszerzyć zakres zastosowań superkondensatorów.
- W lipcu 2013 r. Naukowcy z Narodowego Instytutu Nauki i Technologii w Ulsan (UNIST) opracowali innowacyjną metodę masowej produkcji trójwymiarowych mezoporowatych nanokulek grafenu (MGB), które można wykorzystać do produkcji superkondensatorów. Badacze przewidywali, że właściwości mezoporowatego grafenu poprawią skalowalność, jakość i opłacalność superkondensatorów, poszerzając zakres ich zastosowań w pojazdach elektrycznych.
- W sierpniu 2014 r. Inżynierowie z Monash University w Australii opracowali nowatorską metodę wytwarzania grafenu wewnątrz superkondensatorów, aby zwiększyć ich gęstość energii 10 razy bardziej niż w urządzeniach komercyjnych. Inżynierowie stworzyli makroskopowy materiał grafenowy w procesie podobnym do tradycyjnej metody produkcji papieru. Ponadto potwierdzili ponadto, że poprzez redukcję substancji chemicznej opartej na roztworze - tlenku grafitu w grafenie, inżynierowie mogą otworzyć nowe możliwości komercjalizacji grafenu i superkondensatorów o 10-krotnie większej gęstości energii.
- Grupa naukowców z Korei Południowej odkryła niezwykle innowacyjny, ale bardzo odpowiedni materiał alternatywny na elektrody superkondensatorów w sierpniu 2014 r. Opracowali sposób wykorzystania filtrów papierosowych w superkondensatorach, które można przekształcić w wysokowydajny materiał węglowy o dużej mocy. gęstości. Badacze mogliby z powodzeniem wykorzystać zużyte filtry papierosowe do przechowywania większej ilości energii elektrycznej niż dostępny na rynku węgiel.
Skupienie się na rozwoju materiałów superkondensatorów jest wszechobecne
Ruch w kierunku rozwoju materiałów o wysokiej wydajności stał się całkowicie namacalny wśród producentów superkondensatorów, przy stale rosnącym zapotrzebowaniu na superkondensatory w różnych zastosowaniach przemysłowych, takich jak elektronika użytkowa do noszenia i pojazdy elektryczne. Chociaż grafen pozostaje jednym z odpowiednich materiałów na superkondensatory, trwające prace badawcze wskazują na znaczące zmiany w krajobrazie rynku superkondensatorów.
Grupa chemików z Instytutu Nauk Molekularnych im. Van't Hoffa na Uniwersytecie w Amsterdamie wynalazła nowy materiał na superkondensator podczas przeprowadzania eksperymentów w ramach projektu ogniw paliwowych. Naukowcy odkryli, że wysoce porowaty materiał superkondensatora jest tani, lekki i nietoksyczny oraz może być używany w potencjalnych komercyjnych zastosowaniach superkondensatorów, takich jak transport, elektronika i urządzenia do magazynowania energii.
Inna grupa naukowców z UC Santa Cruz i Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) wykorzystała ultraszybki grafen drukowany w 3D do zmniejszenia grubości rzędu milimetrów i poprawy charakterystyki pracy superkondensatorów, w tym gęstości mocy i retencji pojemności.
Składany Superkondensator powstał na zwykłym papierze przez inżynierów z Georgia Tech i Korea University, które mogą przechowywać więcej energii na dłużej, szczególnie w noszenia produktów elektronicznych, ponieważ jest elastyczny. Naukowcy, inżynierowie i badacze na całym świecie koncentrują się głównie na równoważeniu gęstości mocy i gęstości energii superkondensatorów, aby uniknąć natychmiastowej utraty mocy.
Najnowsze osiągnięcia i innowacje w materiałach używanych do produkcji superkondensatorów skupiają się głównie na ograniczeniu możliwości samorozładowania lub zwarcia. Interesariusze na rynku superkondensatorów dążą do wykorzystania różnych charakterystyk wydajności pseudokondensatorów i kondensatorów hybrydowych, które mogą odzwierciedlać wyższą gęstość energii niż jakiekolwiek inne typy superkondensatorów.
Podczas gdy popyt na dwuwarstwowe kondensatory elektryczne pozostaje najwyższy na rynku superkondensatorów, kondensatory hybrydowe są świadkami wzrostu popytu w różnych zastosowaniach przemysłowych.
Przemysł motoryzacyjny - kluczowy obszar potencjału wzrostu dla producentów superkondensatorów
Sektor motoryzacyjny jest obecnie obszarem o dużym potencjale wzrostu dla producentów wysokiej jakości urządzeń magazynujących energię, takich jak superkondensatory. W 2013 roku, wnioski motoryzacyjnej superkondensatorów stanowiły mniej niż 1/5 th udziału przychodów z rynku superkondensatorów. Jednak wraz z niedawnym rozwojem przemysłu motoryzacyjnego samochody stały się jednym z najważniejszych zastosowań superkondensatorów.
Ponieważ producenci samochodów koncentrują się na zmniejszaniu zależności od przemysłu naftowego, a organy zarządzające nakładają surowe przepisy dotyczące ochrony środowiska, perspektywy rozwoju pojazdów elektrycznych wydają się obiecujące. To sprawiło, że producenci superkondensatorów dostrzegli zyskowne możliwości w szybko rozwijającym się przemyśle motoryzacyjnym.
Opracowanie superkondensatorów odpowiednich do pojazdów elektrycznych lub hybrydowych pojazdów elektrycznych jest jedną z najważniejszych strategii biznesowych firm produkujących superkondensatory. Z drugiej strony producenci samochodów również ścigają się o wprowadzenie na rynek najbardziej wydajnych pojazdów elektrycznych, co uzasadnia ich polowanie na wysokiej jakości systemy magazynowania energii. Ostatecznie odzwierciedla to stale poszerzający się zakres innowacji w superkondensatorach w szybko rozwijającym się przemyśle motoryzacyjnym.
W lutym 2019 roku Tesla Inc. - globalny gigant w branży motoryzacyjnej i energetycznej - ogłosił, że nabył Maxwell Technologies Inc. - wiodącą firmę w dziedzinie technologii akumulatorów - za około 218 mln USD. Firma zamierza wykorzystać lukratywne możliwości dla pojazdów elektrycznych, a dzięki temu przejęciu planuje poszerzyć wiedzę w dziedzinie superkondensatorów, które mogłyby przyspieszyć ładowanie samochodów.
W maju 2018 roku Rolls-Royce - wiodący na świecie producent luksusowych samochodów - zawarł umowę o współpracy z Superdielectrics Ltd - brytyjskim start-upem technologicznym, badającym potencjał superkondensatorów i tworzącym najnowocześniejszy magazyn o wysokiej energii technologia. Dzięki temu partnerstwu Roll-Royce zamierza połączyć swoją wiedzę w dziedzinie materiałoznawstwa z hydrofilowymi polimerami Superdielectrics w celu opracowania światowej klasy zastosowań w bateriach superkondensatorów.
Lamborghini to kolejny wiodący producent samochodów, który dołączył do grona firm motoryzacyjnych, które planują wykorzystać niezwykłe właściwości superkondensatorów podczas elektryfikacji przemysłu motoryzacyjnego. Dyrektor techniczny firmy niedawno oświadczył, że firma wcześniej używała superkondensatorów w Lamborghini Aventador do akumulatora rozruchowego. Eksperci przewidują, że następca Aventadora może używać identycznych superkondensatorów.
Stale rozwijający się przemysł motoryzacyjny stworzył bardzo ekscytujące środowisko konkurencyjne dla producentów superkondensatorów. Dążenie do ciągłych postępów w wydajności superkondensatorów prawdopodobnie wyzwoli przełomowe innowacje na rynku superkondensatorów w nadchodzących latach.
Rola superkondensatorów w perspektywach przemysłu elektronicznego i energetycznego
Oczekuje się, że przemysł motoryzacyjny i transportowy będzie stanowił ponad jedną trzecią udziału w przychodach rynku superkondensatorów w nadchodzącej dekadzie. Pomimo wspaniałej przyszłości superkondensatorów w przemyśle motoryzacyjnym nowej ery, elektronika użytkowa oraz przemysł energetyczny i energetyczny prawdopodobnie będą miały lwią część udziału w rozwoju rynku superkondensatorów.
Superkondensatory są reklamowane jako koń pociągowy każdego produktu elektronicznego, który działa na bateriach lub systemach magazynowania energii. W nadchodzących latach superkondensatory będą prawdopodobnie świadkami wszechobecnej akceptacji w różnych branżach. Przyszłość rynku superkondensatorów będzie prawdopodobnie świadkiem pojawienia się EC, które będą napędzać przyszłość nowoczesnych urządzeń do noszenia i konsumenckich produktów elektronicznych. Superkondensatory słoneczne to także coś z przyszłości, od których oczekuje się, że będą miały ogromny potencjał sprzedażowy w dziedzinie czujników do noszenia, zwłaszcza w urządzeniach zdrowotnych do noszenia.
Trwające prace badawcze i rozwój w branży energoelektroniki wciąż wskazują na to, że superkondensatory zastąpią baterie w najbliższej przyszłości. Wraz ze wzrostem zastosowań superkondensatorów w różnych sektorach przemysłu, takich jak elektronika, energetyka i energetyka, wojsko i obronność oraz kosmonautyka, oczekuje się, że światowy rynek superkondensatorów przekroczy 5,5 mld USD do 2028 r. Wykładnicze tempo wzrostu rynku superkondensatorów wynosi oczekuje się, że zwiększy lukratywne możliwości dla naukowców, producentów i innych interesariuszy z branży.
Aditi Yadwadkar jest doświadczonym autorem badań rynku i obszernie pisał o branży elektronicznej i półprzewodników. W Future Market Insights (FMI) ściśle współpracuje z zespołem badawczym Electronics and Semiconductor, aby zaspokajać potrzeby klientów z całego świata. Te spostrzeżenia opierają się na raporcie FMI na temat rynku superkondensatorów.