Цахилгаан эрчим хүчний хадгалалтҮүнд голчлон суперконденсаторын эрчим хүчний хадгалалт, хэт дамжуулагчийн энергийн хуримтлал багтдаг. Эхнийх нь цахилгаан эрчим хүчийг цахилгаан талбарт хуримтлуулдаг бол сүүлийнх нь соронзон орон дээр цахилгаан энергийг хадгалдаг. Цахилгаан эрчим хүчний хуримтлал нь эрчим хүчний нягтрал болон ашиглалтын хугацаанд ихээхэн давуу талтай бөгөөд агшин зуурын цахилгаан тасалдалтын нөлөөллийг бууруулж, сүлжээн дэх бага{2}}давтамжийн цахилгаан хэлбэлзлийг дарж, хүчдэл, давтамжийн шинж чанарыг сайжруулдаг.
Суперконденсаторын эрчим хүчний хадгалалт
Цахилгаан химийн конденсатор гэж нэрлэгддэг суперконденсаторууд нь электродын гадаргуу дээрх цэнэгийн хуримтлалаар энерги хуримтлуулдаг эрчим хүч хадгалах төхөөрөмж юм. Тэдний эрчим хүчийг хадгалах механизм нь уламжлалт батерейгаас ялгаатай; тэдгээр нь электролитийн-интерфэйс дэх давхар давхаргын үүсгэсэн цэнэгээр энерги хуримтлуулдаг. Суперконденсаторууд нь маш өндөр эрчим хүчний нягтралтай, хэт удаан ажиллах чадвартай, хурдан цэнэглэх-чадваруудтай тул цахилгаан тээврийн хэрэгсэл, нөхөн сэргээгдэх тоормосны систем, нөөц тэжээлийн эх үүсвэр, сүлжээний давтамжийн зохицуулалт зэрэгт өргөн хэрэглэгддэг. Гэсэн хэдий ч суперконденсаторуудын эрчим хүчний нягтрал харьцангуй бага буюу лити ион батерейгаас хамаагүй бага- тул богино хугацааны, өндөр{8}}хүчтэй хэрэглээ шаардсан-хэрэглэхэд тохиромжтой. Ирээдүйд материалын шинжлэх ухааны дэвшлийн дагуу суперконденсаторуудын эрчим хүчний нягтрал улам нэмэгдэж, улмаар эрчим хүч хадгалах зах зээл дэх хэрэглээг өргөжүүлэх төлөвтэй байна.
Суперконденсаторыг үндсэндээ цахилгаан давхар{0}}конденсатор, Фарадей конденсатор, эрлийз суперконденсатор гэж гурван төрөлд ангилж болно. Цахилгаан давхар давхар{2}}конденсаторууд нь нүүрстөрөгчийн материалыг электрод болгон ашигладаг бөгөөд электролиттэй шүргэлцэх үед үүссэн хатуу-шингэний интерфейс дээр цэнэг ялгарах ба цахилгаан давхар давхар-бүтэц бий болдог. Эдгээр конденсаторууд нь цэнэглэх, цэнэглэх явцад физик цэнэгийн шингээлт ба десорбцийн процесст ордог. Хэдийгээр цахилгаан давхар давхар{7}}конденсаторууд нь эрчим хүчний өндөр нягтралтай, удаан эдэлгээтэй байдаг ч эрчим хүчний нягтрал нь харьцангуй бага байдаг. Одоогийн байдлаар эдгээр төхөөрөмжүүд нь арилжааны хэрэглээнд хүрсэн.
Фарадей конденсаторууд нь метал исэл эсвэл дамжуулагч полимерийг электродын материал болгон ашигладаг бөгөөд эдгээр материалын гадаргуу болон гүехэн хэсгүүдийн исэлдэлтийн урвалын үр дүнд шингээлтийн багтаамж үүсдэг. Энэ төрлийн конденсаторын үйл ажиллагааны зарчим нь батерей дахь урвалын үйл явцтай төстэй; ижил төстэй электродын гадаргуугийн талбайн хувьд энэ нь цахилгаан давхар давхар{1}}конденсаторын багтаамжаас хэд дахин их багтаамжийг өгч чадна. Гэсэн хэдий ч, агшин зуурын өндөр-гүйдлийн цэнэг ба мөчлөгийн ашиглалтын чадлын шинж чанарын хувьд Фарадей конденсаторууд нь цахилгаан давхар давхар{4}}конденсаторууд шиг сайн ажилладаггүй. Цаашилбал, Фарадей конденсаторууд нь үйлдвэрлэлийн өндөр өртөг, технологи нь бүрэн боловсорч гүйцээгүй гэх мэт бэрхшээлтэй тулгардаг.
Гибрид суперконденсаторууд нь эрчим хүчний өндөр нягтрал, урт наслалтаараа алдартай. Одоогоор арилжааны эхэн үе шатанд байгаа хэдий ч тэдгээр нь ирээдүйн хөгжлийн асар их нөөц бололцоотой.
Хэт дамжуулагч эрчим хүчний хуримтлал
Хэт дамжуулагч эрчим хүчний хуримтлал нь цахилгаан энергийг эсэргүүцлийн-чөлөөт төлөвт хадгалахын тулд хэт дамжуулагчийг ашигладаг цахилгаан соронзон энерги хадгалах технологи юм. Түүний ажиллах зарчим нь хэт дамжуулагч ороомог дахь шууд гүйдлээр хүчтэй соронзон орон үүсгэж, улмаар эрчим хүчийг хуримтлуулж, шаардлагатай үед гүйдлийн цэнэгээр ялгаруулдаг. Хэт дамжуулагч нь бага температурт эсэргүүцэлгүй байдаг тул хэт дамжуулагч эрчим хүч хадгалах систем нь бараг ямар ч эрчим хүчний алдагдалгүйгээр маш өндөр цэнэг, цэнэгийн үр ашгийг бий болгодог. Цаашилбал, хэт дамжуулагч эрчим хүчний хуримтлал нь маш хурдан хариу үйлдэл үзүүлэх хугацаатай бөгөөд миллисекундэд цэнэглэж, цэнэггүй болгодог тул эрчим хүчний систем дэх хүчдэлийн агшин зуурын зохицуулалт, давтамжийг хянахад тохиромжтой. Гэсэн хэдий ч хэт дамжуулагч эрчим хүч хадгалах системийн өртөг өндөр бөгөөд голчлон хэт дамжуулагч материал болон криоген хөргөлтийн технологи хөгжлөөр хязгаарлагддаг. Тиймээс одоогийн хэрэглээний программууд нь цахилгааны тогтвортой байдал, цэргийн техник хэрэгсэл зэрэг өндөр{6}}хүч чадал, богино хугацааны- эрчим хүчний хуримтлал шаарддаг тусгай салбарт голчлон төвлөрч байна.
Энгийн хэт дамжуулагч материалд Nb-Ti, Nb3Sn зэрэг бага{0}}температурт хэт дамжуулагч, Итриум барийн зэсийн исэл (YBCO) болон висмутын стронцийн кальцийн зэсийн исэл (BSCCO) зэрэг өндөр-температурын хэт дамжуулагч орно. Өндөр{5}}температурын хэт дамжуулагч нь бага{6}}температурын хэт дамжуулагчаас илүү чухал температуртай бөгөөд хөргөлтийн хэрэгцээг багасгаж, хэт дамжуулагч эрчим хүч хадгалах системийг илүү практик, хэмнэлттэй болгодог.