В 60-е годы двадцатого столетия Carborundum Со, Gould lonics Inc, Standard Oil (США) и ряд других иностранных фирм заявили о разработке нового класса элементов электронной техники, который в разных странах до сих пор называют по-разному. Например, ESD (от английского Energy Storage Device — энергетическое запоминающее, накапливающее устройство) или DESK (от немецкого Doppelelektrischeschichtkondensator — конденсатор с двойным электрическим слоем). Небезызвестная Matsushita Electric уже более двадцати лет выпускает эти, пользующиеся неуклонно растущим спросом, изделия под наименованием Goldcap (дословно— золотая емкость), хотя в России и странах СНГ такие элементы, а также их многочисленные аналоги давно называют ионисторами.

Ионисторам присущи уникальные свойства: высокая удельная емкость, длительность и надежность сохранности заряда. Они могут безотказно функционировать в цепях постоянного и пульсирующего тока в широком диапазоне механических и климатических воздействий. Использование этих элементов электронной техники существенно упрощает обработку сигналов инфранизких частот.

Установлено, что ионисторы хороши и в логических устройствах, не требующих быстродействия, и в качестве ячеек памяти, причем отключение питающего напряжения не сказывается на работе такого ЗУ. Благодаря своей большой емкости, ионисторы позволяют задерживать сигналы или подавать синхронизирующие импульсы в широком временном диапазоне: от долей секунды до дней и даже месяцев.

Весьма перспективными являются ионисторные компоновки емкостью до 1500 Ф. Области их вероятного использования в недалеком будущем— электрооборудование грузовиков, гелиосистемы, снабжение электроэнергией катализаторного отопления.

В основе конструкции наиболее распространенного дискового ионистора — два одинаковых пористых угольных электрода. Они разделены сепаратором из специального материала, пропускающего ионы электролита, но в то же время изолирующего электронную составляющую тока. Электроды расположены в герметичном металлическом корпусе, состоящем из двух частей, изолированных друг от друга резиновым кольцом. Части корпуса служат и выводами ионистора. Свободное пространство в корпусе и поры электродов заполнены электролитом.

Конструкция (а), схема замещения при расчетах (б), условное обозначение (в) и упрощенный принцип действия (г) дискового ионистора:

1 — металлический корпус (из двух частей, служащих выводами); 2 — сепаратор; 3 — пористые угольные электроды; 4— герметизирующее кольцо (резина); электролит, заполняющий свободное пространство в корпусе и поры электродов, не показан

Выбор надлежащей рабочей пары «электрод — электролит» предопределяется как взаимной химической инертностью, так и высокой электрической проводимостью исходных материалов. Так, для изготовления электродов в последнее время широко применяются порошок активированного угля, волокно, сажа и прочие ингредиенты, удельная площадь поверхности которых достигает 1000—1500 м2/г. Причем все они могут использоваться и в чистом виде, и в сочетании с металлическим порошком, увеличивающим проводимость электродов.

Электролитом в ионисторе могут быть либо водорастворимые кислоты и щелочи (при этом номинальное напряжение ионисторов Uном равно 0,5—0,8 В), либо растворы сложных солей в безводных органических растворителях типа пропиленкарбоната (с Uном порядка 2,5—2,8 В). Сепаратором же является специально обработанный пористый полимерный материал, химически стойкий к электролиту. Предпочтение обычно отдается полиэтилену, полипропилену или поливинилхлориду.

Структура ионистора двуслойная, что и обеспечивает громадную электроемкость, доходящую до 2 Ф (а то и более) при диаметре самого элемента около 18 мм. Функцию диэлектрика, в отличие от обычного конденсатора, имеющего пару электродов с изолятором между ними, выполняет двойной электрический слой— аналог обкладок, отстоящих друг от друга на расстоянии, чуть ли не равном размеру молекул электролита. Процессы разряда и заряда в этом двойном слое на активированных поверхностях протекают в виде абсорбции и десорбции анионов и катионов.

Из рассмотрения таких приборов с двойным электрическим слоем как дальних «родственников» обычных конденсаторов следует, что основными параметрами здесь должны быть электрическая емкость, номинальное напряжение, ток утечки и внутреннее сопротивление постоянному току. Однако действительно признанные характеристики и их измерение у ионисторов имеют свои особенности.

Наиболее распространенные типы ионисторов отечественного производства и их основные параметры

В частности, номинальное напряжение ионистора предопределяется типом используемого электролита. Практически оно также является и максимально допустимым. И все потому, что при перенапряжении в пористых электродах возможно возникновение электролиза, а это грозит выходом из строя всего прибора. Отсюда правило: безотказность ионистора гарантируется при условии, что U < Uном.

Ионисторам с органическими электролитами свойственно большее, по сравнению с остальными, номинальное напряжение, поэтому они предпочтительнее для многих радиоэлектронных устройств. Но Uном в случае необходимости легко повысить, если соединить ионисторы последовательно в батарею. Правда, емкость при этом уменьшается. К тому же не исключено, что из-за отклонений (разброса) по емкости и внутреннему сопротивлению отдельные элементы данной цепи могут оказаться под местным перенапряжением. Однако нежелательных сюрпризов легко избежать при соблюдении второго правила: стараться использовать готовые батареи из ионисторов с одинаковыми параметрами.

Теперь о внутреннем сопротивлении ионистора Rвн. Его величину определяет электронная проводимость контакта между корпусом и угольным электродом, а также ионная проводимость сепаратора и электролита. Поскольку ионисторам приходится чаще всего работать в режимах со сравнительно небольшим разрядным током, постольку их внутреннее сопротивление обычно не подлежит строгому контролю. Но когда эти энергоемкие элементы используют в качестве резервного источника коротких токовых импульсов (например, для срабатывания реле), то Rвн—основной параметр, рассчитываемый (в омах!) по формуле: Rвн = U/I3, где и — напряжение на ионисторе, В; Iз — ток замыкания на нагрузку, А.

Обычно у отечественных приборов типа К58-3, как и у их японского аналога DC-2R4D225, внутреннее сопротивление не выходит за пределы 10 — 100 Ом. Ионисторам с жидкими электролитами свойственно малое Rвн, поэтому именно они и предпочтительнее для аппаратуры, где данный параметр должен быть по возможности наименьшим.

Семейство характеристик, поясняющих эксплуатационные качества типовых ионисторов

Электрическую же емкость определяют путем разрядки полностью заряженного ионистора постоянным током (от номинального напряжения до нуля) с последующим расчетом по формуле: С = It/Uном, где С—емкость, Ф; I — постоянный ток разрядки, А; t — время разрядки, с; Uном— номинальное напряжение, В.

При использовании ионисторов как резервных источников питания микросхем памяти (при очень малом токе нагрузки) в ряду важнейших параметров стоит и Iут—собственный ток утечки. Величина его зависит от степени чистоты электролита и материала электродов. Особенно вредны примеси, способные окисляться или восстанавливаться при напряжении меньше номинального. О конкретном Iут судят по остаточному напряжению на данном ионисторе в режиме саморазрядки.

По причине высокой пористости электродов схема замещения ионистора представляет собой соединенные параллельно RC-цепи с различными постоянными времени. Отсюда и некоторая зависимость емкости от разрядного тока (что присуще, впрочем, и аккумуляторам) и остаточного напряжения — от времени зарядки.

Среди отечественных ионисторов наибольшую, пожалуй, известность имеют изделия ТОО «Гелион» из Рязани. Все они с органическим электролитом. Базовым элементом в этом ряду служит К58-3 с проволочными выводами. Ионистор К58-9а представляет собой базовый элемент с номинальным напряжением 2,5 В, залитый снаружи компаундом. Плюсовой вывод маркирован черной точкой. Пятивольтный ионистор К58-96 есть не что иное, как батарея из двух, а К58-9в (с Uном = 6,3 В) из трех базовых элементов, соединенных последовательно.

Корпус у К58-96 пластмассовый, залитый компаундом, в то время как у К58-9в он металлический. Выводы проволочные, жесткие. На корпус наклеена этикетка, на которой указаны тип прибора, номинал, знак ТОО «Гелион» и знак «+» (полярность). Ионистор К58-9в (аналог DB-5R5D105 фирмы Elha, Япония) освоен в производстве с начала 1997 года.

В принципе, ионистор—неполярный прибор. Но фирмы-производители намеренно выделяют плюсовый вывод для обозначения полярности остаточного напряжения после заводской зарядки. Рабочий температурный интервал находится в пределах от минус 25 до плюс 70°С. Отклонение емкости от номинального значения может составлять от минус 20 до плюс 80 процентов.

Долговечность ионистора существенно зависит от условий эксплуатации. В частности, она равна 500 ч при номинальном напряжении и прогреве среды до плюс 70 °С. При U = 0,8Uном и любой температуре в рабочем интервале гарантированная долговечность увеличивается до 5000 ч, а при U = 0,6Uном и температуре окружающей среды не более плюс 40 °С достигает 40 000 ч.

Если нужен электрошокер или другие средства защиты, по можете посмотреть и выбрать.

Типовые разрядные характеристики ионисторов на нагрузку с разными значениями сопротивления свидетельствуют, что ток саморазрядки у таких приборов незначителен, благодаря чему напряжение даже через 5000 часов снижается лишь с 2,5 до 1 В. О высоких эксплуатационных качествах ионисторов можно судить и по другим, не менее важным семействам характеристик базового К58-3.

Принципиальная электрическая схема стандартного подключения ионистора (а), а также последовательное соединение ионнсторов для резервного питания настольных электронных часов (б) и современного телефонного аппарата (в)

Наиболее распространенная схема включения ионистора в качестве маломощного резервного источника электроэнергии содержит минимум радиодеталей. Среди них диод, предотвращающий разрядку ионистора через цепь питания (при Uпит = 0), и последовательно соединенный резистор, ограничивающий зарядный ток (для защиты питающей сети от перегрузки при первоначальном включении). Однако надобность в резисторе отпадает, если источник питания выдерживает кратковременный ток силой 100—250 мА.

Весьма перспективно, по мнению специалистов, использование ионисторов в современных телефонах с запоминанием номеров абонентов. Оно и понятно: для питания микросхем памяти во многих существующих аппаратах до сих пор применяются дисковые СЦ, МЦ или им подобные гальванические элементы с более чем скромными возможностями для работы при обесточивании абонентской линии или при отключении телефона от электросети. В то же время два последовательно соединенных ионистора К58-9а емкостью по 0,47 Ф позволяют в указанных условиях довести время хранения информации в памяти даже такого аппарата, как «Элетон-201», до семи суток.

Пожалуй, еще больший эффект дает внедрение ионисторов в телефоны с АОН (ОЗУ К537РУ10), где для сохранения информации при перебоях с питанием от основного источника используются конденсаторы совместно со встроенными аварийными элементами питания СЦ21. Применение К58-96 (0,62 Ф; 5 В) вместо конденсатора защиты электронной памяти позволяет обходиться без прежних элементов питания. Заряженный ионистор обеспечивает сохранность информации в ОЗУ после отключения энергии от основного источника до 30 суток при снижении рабочего напряжения за это время с 5 до 2,8 В.

А вот еще один пример — настольные электронные часы «Электроника». Ионисторы заменяют в них резервную гальваническую батарею «Крона» или «Корунд». Четыре последовательно соединенные К58-9а <Cобщ = 0,5 Ф; UнOM = 10 В) с гасящим 10-килоомным резистором, блокированным при работе на нагрузку диодом Д9Д, позволяют часам сохранять правильный ход (правда, без энергоемкой индикации текущего времени) в течение 16 ч после обесточивания сети.

С ничуть не меньшим успехом можно применять ионисторы в таймере видеомагнитофона, телевизора и в другой аналогичной аппаратуре. Разумеется, при этом не требуется никакого ухода и замены элементов в течение всего срока службы «конденсаторов с двойным электрическим слоем».

Конечно же, рассмотренные варианты устройств не исчерпывают всех возможностей ионисторов. И кому, как не любителям мастерить все своими руками, восполнять этот пробел!

Публикацию подготовил Н. КОЧЕТОВ по материалам журналов Design & Elektronik, Popular Electronics и справочным данным открытой отечественной печати.

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить нам.

Cамодельный ионистор — суперконденсатор делаем своими руками.

Электрическая емкость земного шара, как известно из курса физики, составляет примерно 700 мкФ. Обычный конденсатор такой емкости можно сравнить по весу и объему с кирпичом. Но есть и конденсаторы с электроемкостью земного шара, равные по своим размерам песчинке — суперконденсаторты.
Появились такие приборы сравнительно недавно, лет двадцать назад. Их называют по-разному: ионисторами, иониксами или просто суперконденсаторами.
Не думайте, что они доступны лишь каким-то аэрокосмическим фирмам высокого полета. Сегодня можно купить в магазине ионистор размером с монету и емкостью в одну фараду, что в 1500 раз больше емкости земного шара и близко к емкости самой большой планеты Солнечной системы — Юпитера.
Любой конденсатор запасает энергию. Чтобы понять, сколь велика или мала энергия, запасаемая в ионисторе, важно ее с чем-то сравнить. Вот несколько необычный, зато наглядный способ.
Энергии обычного конденсатора достаточно, чтобы он мог подпрыгнуть примерно на метр-полтора. Крохотный ионистор типа 58-9В, имеющий массу 0,5 г, заряженный напряжением 1 В, мог бы подпрыгнуть на высоту 293 м!
Иногда думают, что ионисторы способны заменить любой аккумулятор. Журналисты живописали мир будущего с бесшумными электромобилями на суперконденсаторах. Но пока до этого далеко. Ионистор массой в один кг способен накопить 3000 Дж энергии, а самый плохой свинцовый аккумулятор — 86 400 Дж — в 28 раз больше. Однако при отдаче большой мощности за короткое время аккумулятор быстро портится, да и разряжается только наполовину. Ионистор же многократно и без всякого вреда для себя отдает любые мощности, лишь бы их могли выдержать соединительные провода. Кроме того, ионистор можно зарядить за считаные секунды, а аккумулятору на это обычно нужны часы.
Это и определяет область применения ионистора. Он хорош в качестве источника питания устройств, кратковременно, но достаточно часто потребляющих большую мощность: электронной аппаратуры, карманных фонарей, автомобильных стартеров, электрических отбойных молотков. Ионистор может иметь и военное применение как источник питания электромагнитных орудий. А в сочетании с небольшой электростанцией ионистор позволяет создавать автомобили с электроприводом колес и расходом топлива 1-2 л на 100 км.
Ионисторы на самую разную емкость и рабочее напряжение есть в продаже, но стоят они дороговато. Так что если есть время и интерес, можно попробовать сделать ионистор самостоятельно. Но прежде чем дать конкретные советы, немного теории.
Из электрохимии известно: при погружении металла в воду на его поверхности образуется так называемый двойной электрический слой, состоящий из разноименных электрических зарядов — ионов и электронов. Между ними действуют силы взаимного притяжения, но заряды не могут сблизиться. Этому мешают силы притяжения молекул воды и металла. По сути своей двойной электрический слой не что иное, как конденсатор. Сосредоточенные на его поверхности заряды выполняют роль обкладок. Расстояние между ними очень мало. А, как известно, емкость конденсатора при уменьшении расстояния между его обкладками возрастает. Поэтому, например, емкость обычной стальной спицы, погруженной в воду, достигает нескольких мФ.
По сути своей ионистор состоит из двух погруженных в электролит электродов с очень большой площадью, на поверхности которых под действием приложенного напряжения образуется двойной электрический слой. Правда, применяя обычные плоские пластины, можно было бы получить емкость всего лишь в несколько десятков мФ. Для получения же свойственных ионисторам больших емкостей в них применяют электроды из пористых материалов, имеющих большую поверхность пор при малых внешних размерах.
На эту роль были перепробованы в свое время губчатые металлы от титана до платины. Однако несравненно лучше всех оказался… обычный активированный уголь. Это древесный уголь, который после специальной обработки становится пористым. Площадь поверхности пор 1 см3 такого угля достигает тысячи квадратных метров, а емкость двойного электрического слоя на них — десяти фарад!

http://techclan.planeta2.org/photo/samodelnyj_ionistor/12-0-529
Самодельный ионистор На рисунке 1 изображена конструкция ионистора. Он состоит из двух металлических пластин, плотно прижатых к «начинке» из активированного угля. Уголь уложен двумя слоями, между которыми проложен тонкий разделительный слой вещества, не проводящего электроны. Все это пропитано электролитом.
При зарядке ионистора в одной его половине на порах угля образуется двойной электрический слой с электронами на поверхности, в другой — с положительными ионами. После зарядки ионы и электроны начинают перетекать навстречу друг другу. При их встрече образуются нейтральные атомы металла, а накопленный заряд уменьшается и со временем вообще может сойти на нет.
Чтобы этому помешать, между слоями активированного угля и вводится разделительный слой. Он может состоять из различных тонких пластиковых пленок, бумаги и даже ваты.
В любительских ионисторах электролитом служит 25%-ный раствор поваренной соли либо 27%-ный раствор КОН. (При меньших концентрациях не сформируется слой отрицательных ионов на положительном электроде.)
В качестве электродов применяют медные пластины с заранее припаянными к ним проводами. Их рабочие поверхности следует очистить от окислов. При этом желательно воспользоваться крупнозернистой шкуркой, оставляющей царапины. Эти царапины улучшат сцепление угля с медью. Для хорошего сцепления пластины должны быть обезжирены. Обезжиривание пластин производится в два этапа. Вначале их промывают мылом, а затем натирают зубным порошком и смывают его струей воды. После этого прикасаться к ним пальцами не стоит.
Активированный уголь, купленный в аптеке, растирают в ступке и смешивают с электролитом до получения густой пасты, которой намазывают тщательно обезжиренные пластины.
При первом испытании пластины с прокладкой из бумаги кладут одна на другую, после этого попробуем его зарядить. Но здесь есть тонкость. При напряжении более 1 В начинается выделение газов Н2, О2. Они разрушают угольные электроды и не позволяют работать нашему устройству в режиме конденсатора-ионистора.
Поэтому мы должны заряжать его от источника с напряжением не выше 1 В. (Именно такое напряжение на каждую пару пластин рекомендовано для работы промышленных ионисторов.)
Подробности для любознательных

При напряжении более 1,2 В ионистор превращается в газовый аккумулятор. Это интересный прибор, тоже состоящий из активированного угля и двух электродов. Но конструктивно он выполнен иначе (см. рис. 2). Обычно берут два угольных стержня от старого гальванического элемента и обвязывают вокруг них марлевые мешочки с активированным углем. В качестве электролита употребляется раствор КОН. (Раствор поваренной соли применять не следует, поскольку при ее разложении выделяется хлор.)
Энергоемкость газового аккумулятора достигает 36 000 Дж/кг, или 10 Вт-ч/кг. Это в 10 раз больше, чем у ионистора, но в 2,5 раза меньше, чем у обычного свинцового аккумулятора. Однако газовый аккумулятор — это не просто аккумулятор, а очень своеобразный топливный элемент. При его зарядке на электродах выделяются газы — кислород и водород. Они «оседают» на поверхности активированного угля. При появлении же тока нагрузки происходит их соединение с образованием воды и электрического тока. Процесс этот, правда, без катализатора идет очень медленно. А катализатором, как выяснилось, может быть только платина… Поэтому, в отличие от ионистора, газовый аккумулятор большие токи давать не может.
Тем не менее, московский изобретатель А.Г. Пресняков (http://chemfiles.narod.r u/hit/gas_akk.htm) успешно применил для запуска мотора грузовика газовый аккумулятор. Его солидный вес — почти втрое больше обычного — в этом случае оказался терпим. Зато низкая стоимость и отсутствие таких вредных материалов, как кислота и свинец, казалось крайне привлекательным.
Газовый аккумулятор простейшей конструкции оказался склонен к полному саморазряду за 4-6 часов. Это и положило конец опытам. Кому же нужен автомобиль, который после ночной стоянки нельзя завести?
И все же «большая техника» про газовые аккумуляторы не забыла. Мощные, легкие и надежные, они стоят на некоторых спутниках. Процесс в них идет под давлением около 100 атм, а в качестве поглотителя газов применяется губчатый никель, который при таких условиях работает как катализатор. Все устройство размещено в сверхлегком баллоне из углепластика. Получились аккумуляторы с энергоемкостью почти в 4 раза выше, чем у аккумуляторов свинцовых. Электромобиль мог бы на них пройти около 600 км. Но, к сожалению, пока они очень дороги.
Дополнительные материалы из раздела сделай сам.
http://techclan.planeta2.org/publ/27
http://vkontakte.ru/note9771591_10283476

Суперконденсаторы, графен и техно-бум в Китае

Andrey Maklakov
философ, писатель, журналист

Несмотря на популярное мнение, что западные СМИ – это пример демократичности, объективности и всеохватности, целые пласты нашей действительности они предпочитают не затрагивать. Один из них – научный и технологический бум в Китае, в частности, в сфере материалов и электроники. Несмотря на весь шум, связанный с электромобилями Тесла, и планами Элона Маска по созданию заводов, производящих батареи для домохозяйств, всего за пару лет Китай успешно обошел американцев, да и все другие страны, заняв лидирующие мировые позиции по производству суперконденсаторов – а это фактически «закрывающая» технология.

Так, по данным недавнего отчета консалтинговой фирмы «IndustryARC», занимающейся маркетинговыми исследованиями, рынок суперконденсаторов достигнет к 2020 году объема в 4 миллиарда долларов. При этом в период 2015-2020 он будет иметь среднегодовой темп роста около 35,4%. В основном рост ожидается в бытовой электронике и в автомобильной индустрии.

Напомню, что суперконденсаторы, это устройства накопления энергии, имеющие существенные преимущества перед традиционными батареями – они гораздо быстрее заряжаются, компактнее и легче. Кто может стать потребителем этих, пока еще непривычных для нас устройств? Сфера их применения очень широка. Но прежде всего, выиграют производители бытовой электроники: фотоаппаратов, мобильных телефонов, камер; медицинской техники – дефибрилляторов; в сфере энергетики – для накопления энергии ветровых турбин; на транспорте – вместо прежних громоздких аккумуляторов для автобусов. Они могут применяться для защиты электрических автомобильных батарей, могут также накапливать энергию, вырабатываемую при торможении автомобиля.

рост рынка суперконденсаторов

Хотя на первом месте в обзоре специалистов «IndustryARC» стоит бытовая электроника, они отмечают и значение транспортной отрасли. Открывается возможность перевести общественный транспорт на электрическую тягу: вместо громоздких, взрывоопасных и содержащих кислоты батарей – небольшие твердотельные конденсаторы, заряжающиеся за считанные минуты. В Китае уже запущены электроавтобусы, способные подзаряжаться во время коротких остановок.

Кто получит наибольшие выгоды от этого нового тренда? Конечно, это китайские производители. Они уже заняли добрую половину рынка. В списке лидирующих производителей числятся «Tecate Group Vinatech», «Maxwell Technologies», «Bombardier Inc», и более известная нам корпорация «Panasonic».

В свою очередь, производство быстро заряжающихся, компактных и дешевых (по сравнению с привычными литий-ионными батареями) суперконденсаторов, может стимулировать и рост рынка электромобилей, производство которых через пять лет ожидается на уровне 6 миллионов штук в год. Наиболее перспективные регионы для инвесторов сегодня это Китай, Япония и Северная Америка.

Что интересно, это связь роста рынка суперконденсаторов с ростом числа патентов в области графена (напомню, что этот необычный материал был открыт в 2004 году уроженцами России Андре Геймом и Константином Новоселовым). Так, в недавнем отчете «Graphene — The worldwide patent landscape in 2015» британского агентства по интеллектуальной собственности, число патентов, начиная с 2004 года, росло в геометрической прогрессии, и достигло в 2015 году 28 тысяч! И это еще неполные данные за этот год. Только в 2014 году патентов, касавшихся использования и производства графена было зарегистрировано более 9 тысяч.

Стоит добавить, что копия исследования графеновой индустрии Китая «Global and Chinese Graphene Industry Report, 2015-2018», подготовленного аналитическим центром «Research and Markets», базирующимся в Дублине (117 страниц, вышел 20 ноября), продается за… 2400 долларов (!)

На первом месте среди аппликантов оказалась корейская корпорация «Самсунг». Европейские страны и США остались далеко позади конкурентов из Азии. При этом доля Китая в исследованиях графена постоянно растет, и учитывая полуторагодичный временной лаг в их регистрации, то разумно предположить, делает вывод агентство, что на самом деле доля Китая составляет порядка 80%! Надо отметить и то, что Китай добился таких значительных успехов всего за пару лет, поскольку до 2010 года графеновыми технологиями там практически не занимались, что говорит о большом внимании, которое власти Поднебесной уделяют перспективным научно-прикладным исследованиям.

Суперконденсаторы – отнюдь не единственная сфера применения нового материалы. Графен может найти применение и в военной отрасли, учитывая то, что китайцы уже научились создавать крупные листы совершенно чистого графена, а он обладает уникальными механическими свойствами, позволяя создать материалы в сотни раз прочнее стали и дешевые сверхпроводники, работающие при комнатной температуре. В начале этого года уже поступили сообщения, что в Китае создан новый пеноматериал на основе графена, обладающий исключительной легкостью и прочностью, который предполагается использовать для армирования брони.

Графеновый и суперконденсаторный «хайп», при всем его значении, не должен скрывать от нас главное – утрату Старым и Новым светом былых позиций в научной и технологической сфере.

В своем предыдущем материале я уже писал о тяжелом кризисе в фундаментальных исследованиях на Западе. Отставание Запада еще и в прикладных исследованиях, водородной энергетике (в которой больших успехов добилась Япония), в космических технологиях (на фоне бурного развития этой отрасли в Китае), а теперь еще и в сфере графеновых технологий (где лидерство захватил Китай и Южная Корея), позволяет сделать вывод, что некоторое снижение темпов экономического роста в Поднебесной на фоне научно-технологического бума – это лишь временное затишье перед новым рывком.

Андрей Маклаков

Исследователи из Университета Монаш разработали новое поколение накопителей энергии. Причем не просто создали концепцию, а подготовили практически готовую промышленную технологию производства графеновых суперконденсаторов, которые имеют небольшие габариты и могут хранить столько же электричества, сколько и обычные аккумуляторы. Новые устройства можно применять повсеместно: от портативной электроники, до электрических транспортных средств, включая автомобили и самолеты.
Вкратце современную «проблему аккумулятора» можно описать следующими словами: аккумуляторы хранят достаточно энергии, но слишком медленно заряжаются/разряжаются. В свою очередь, суперконденсаторы могут заряжаться и разряжаться очень быстро, что весьма полезно для электрического транспорта, которому нужна высокая пиковая мощность, но компактные суперконденсаторы хранят слишком мало электроэнергии, чтобы получить широкое применение.
Пока ученые пытаются найти способ усовершенствовать литий-ионные аккумуляторы, ученые из Университета Монаш решили нарастить емкость суперконденсаторов, для чего обратились к идее использования графена.
Суперконденсаторы, как правило, изготовлены из высокопористого углерода, пропитанного жидким электролитом. Суперконденсаторы имеют очень большой срок службы и заряжаются за считанные секунды. Все это делало бы их идеальным накопителем энергии, если бы не низкая плотность хранения энергии – обычно около 7-9 ватт-часов на литр. Другими словами, суперконденсаторы занимают очень много места и поэтому использовать их в электромобилях и тем более смартфонах нельзя.
Австралийским ученым удалось создать суперконденсатор с плотностью хранения энергии 60 ватт-часов на литр, это пока в 4-6 раз ниже, чем у литий-ионных аккумуляторов, но уже сопоставимо со свинцово-кислотными аккумуляторами и в 12 раз выше, чем у нынешних суперконденсаторов. Если учесть, что суперконденсаторы заряжаются почти мгновенно, то небольшой запас хода электромобиля, 150-200 км, уже перестанет быть проблемой.
Для изготовления нового типа суперконденсатора использовалась технология капиллярного сжатия гелеобразных графеновых пленок в присутствии жидкого электролита. Фактически, ученые применили процесс, аналогичный промышленному способу изготовления бумаги, что облегчает внедрение новой технологии в массовое производство. Благодаря данному простому подходу, можно создавать графеновые листы с высокой плотностью и четкой прослойкой субнанометрового уровня между листами. При этом, жидкий электролит играет двойную роль: сохраняет минимальный зазор между листами графена и проводит электричество.
Остается надеяться, что промышленность заинтересуется новой технологией, и, наконец, начнет производство по-настоящему долговечных и мощных источников питания для электронных устройств. На электротранспорте новые суперконденсаторы и вовсе совершили бы прорыв: надежные, дешевые, служащие десятки лет, мощные суперконденсаторы могут полностью заменить бензиновые и дизельные моторы на общественном транспорте и частных авто. Также, суперконденсаторы большой емкости открывают новые возможности для разработчиков перспективного оружия: лазерных и электромагнитных пушек.

графеновый суперконденсатор емкостью 10 тысяч (!) Фарад

Шумиха вокруг строительства Элоном Маском «Гигафабрики аккумуляторов» по производству литий-ионных батарей еще не стихла, как появилось сообщение о событии, которое может существенно скорректировать планы «миллиардера-революционера».
Речь идет о недавнем пресс-релизе компании Sunvault Energy Inc., которой совместно с Edison Power Company удалось создать крупнейший в мире графеновый суперконденсатор емкостью 10 тысяч (!) Фарад.
Цифра эта столь феноменальна, что у отечественных специалистов вызывает сомнение – в электротехнике даже 20 Микрофарад (то есть 0,02 Миллифарад), это немало. Сомневаться, однако, не приходится — директором Sunvault Energy является Билл Ричардсон, экс-губернатор штата Нью-Мексик и бывший министр энергетики США. Билл Ричардсон – человек известный и уважаемый: он служил послом США в ООН, проработал несколько лет в аналитическом центре Киссинджера и МакЛарти, а за свои успехи в освобождении американцев, оказавшихся в плену у боевиков в разных «горячих точках», даже выдвигался на Нобелевскую премию мира. В 2008 году он был одним из кандидатов от Демократической партии на пост президента США, но уступил Б.Обаме.

Сегодня Sunvault бурно развивается, создав совместное предприятие c Edison Power Company под названием Supersunvault, а в совет директоров новой фирмы вошли не только ученые (один из директоров – биохимик, еще один – предприимчивый онколог), но и известные люди с хорошей деловой хваткой. Отмечу, что только за последние два месяца фирма повысила емкость своих суперконденсаторов в десять раз – с тысячи до 10 000 Фарад, и обещает повысить ее еще больше, чтобы накопленной в конденсаторе энергии хватало для электроснабжения целого дома, то есть – Sunvault готова выступить прямым конкурентом Элона Маска, планирующего выпуск супербатарей типа Powerwall с емкостью порядка 10 КВт-ч.

Преимущества графеновой технологии и конец «Гигафабрики».

Здесь нужно напомнить о главном отличии конденсаторов от аккумуляторов – если первые быстро заряжаются и разряжаются, но накапливают мало энергии, то аккумуляторы – наоборот. Отметим основные преимуществоа графеновых суперконденсаторов.

1. Быстрая зарядка — конденсаторы заряжаюются примерно в 100-1000 раз быстрее аккумуляторов.

2. Дешевизна: если обычные литий-ионные батареи стоят порядка 500 долларов за 1 КВт-ч накапливаемой энергии, то суперконденсатор – всего 100, а к концу года создатели обещают снизить стоимость до 40 долларов. По своему составу это обычный углерод — один из самых распространенных на Земле химических элементов.

3. Компактность и плотность энергии. Новый графеновый суперконденсатор поражает не только своей фантастической емкостью, превосходящей известные образцы примерно в тысячу раз, но и компактностью – по размерам он с небольшую книгу, то есть раз в сто компактнее использующихся ныне конденсаторов на 1 Фарад.

4. Безопасность и экологичность. Они значительно безопаснее аккумуляторов, которые греются, содержат опасную химию, а иногда еще и взрываются.Сам графен является биологически разложимым веществом, то есть на солнце он просто распадается и экологию не портит. Он химически неактивен и экологию не портит.

5. Простота новой технологии получения графена. Громадные территории и капиталовложения, масса рабочих, ядовитые и опасные вещества, используемые в технологическом процессе литий-ионных батарей – все это резко контрастирует с поразительной простотой новой технологии. Дело в том, что графен (то есть тончайшая, одноатомная пленка углерода) в компании Sunvault получают… с помощью обычного СD-диска, на который наливается порция взвеси графита. Затем диск вставляется в обычный DVD-привод, и прожигается лазером по специальной программе – и слой графена готов! Сообщается, что открытие это было сделано случайно – студентом Махером Эль-Кади, работавшим в лаборатории химика Ричарда Канера. Затем он прожег диск, используя программу LightScribe, и получил на выходе слой графена.
Более того, по заявлению исполнительного директора Sunvault Гэри Монахана на конференции на Уолл-Стрит, фирма работает над тем, чтобы графеновые накопители энергии можно было изготавливать обычной печатью на 3Д-принтере – а это сделает их производство не только копеечным, но и практически общедоступным. А в сочетании с недорогими солнечными панелями (сегодня их стоимость снизилась до 1,3 доллара за Вт), графеновые суперконденсаторы дадут миллионам людей шанс обрести энергетическую независимость, вообще отключившись от сетей электроснабжения, и даже более того – самим стать поставщиками электроэнергии, разрушая «естественные» монополии.
Таким образом, сомневаться не приходится: графеновые суперконденсаторы — это революционный прорыв в области накопления энергии. И это плохая новость для Элона Маска – строительство завода в Неваде обойдется ему примерно в 5 миллиардов долларов, «отбить» которые даже без таких конкурентов было бы непросто. Похоже, что если строительство завода в Неваде уже ведется, и вероятно, будет завешено, то остальные три, которые запланировал Маск – вряд ли будут заложены.

Выход на рынок? Не так скоро, как хотелось бы.

Революционность подобной технологии очевидна. Неясно другое – когда она выйдет на рынок? Уже сегодня громоздкий и дорогостоящий проект «Гигафабрики» литий-ионных Элона Маска выглядит динозавром индустриализма. Однако какой бы революционной, нужной и экологически чистой ни бала новая технология, это еще не значит, что она придет к нам за год-два. Мир капитала не может избежать финансовых потрясений, но довольно успешно избегает технологических. В подобных случаях начинают работать закулисные договоренности между крупными инвесторами и политическими игроками. Стоит напомнить, что Sunvault – это фирма, расположенная в Канаде, а в совет директоров входят люди, которые хотя и обладают обширными связями в политической элите Соединенных Штатов, но все же не входят в ее нефтедолларовое ядро, более или менее явная борьба с которым, видимо, уже началась.
Что для нас наиболее важно, это возможности, которые открывают возникающие энергетические технологии: энергетическая независимость для страны, а в перспективе – и для каждого ее гражданина. Конечно, графеновые суперконденсаторы — это скорее «гибридная», переходная, технология, она не позволяет непосредственно получать энергию, в отличие от , которые обещают полностью изменить саму научную парадигму и облик всего мира. Наконец, есть , которые фактически табуированы глобальной нефтедолларовой мафией. И все же это весьма впечатляющий прорыв, тем более интересный, что он происходит в «логове нефтедолларового Зверя» — в Соединенных Штатах.
Всего полгода назад я писал об успехах итальянцев в технологии холодного ядерного синтеза, но за это время мы узнали о впечатляющей LENR-технологии американской компании SolarTrends, и о прорыве германской Gaya-Rosch, а теперь – и о действительно революционной технологии графеновых накопителей. Даже этот краткий перечень показывает, что проблема не в том, что у нашего, или у какого-либо иного правительства нет возможностей уменьшить счета, которые мы получаем за газ и электроэнергию, и даже не в непрозрачном расчете тарифов.
Корень зла – в неведении тех, кто платит по счетам, и нежелании что-то менять у тех, кто их выписывает. Лишь для обывателей энергия, это электричество. В действительности энергия — это власть.

Научное издание Science сообщило о технологическом прорыве, совершенном австралийскими учёными в области создания суперконденсаторов.

Сотрудникам Университета Монаша, расположенного в городе Мельбурн, удалось изменить технологию производства суперконденсаторов, изготавливаемых из графена, таким образом, что на выходе получены изделия с более высокой коммерческой привлекательностью, чем аналоги, существовавшие ранее.
Специалисты уже давно говорят о волшебных качествах суперконденсаторов на основе графена, а испытания в лабораториях не раз убедительно доказывали тот факт, что они лучше обычных. Такие конденсаторы с приставкой «супер» ждут создатели современной электроники, автомобильные компании и даже строители альтернативных источников электроэнергии.
Огромнейший по срокам цикл жизнедеятельности, а также способность суперконденсатора зарядиться за максимально короткий промежуток времени позволяют конструкторам решать с их помощью сложные задачи при проектировании разных устройств. Но на пути триумфального шествия графеновых конденсаторов до этого времени стоял низкий показатель их удельной энергии. В среднем ионистор или суперконденсатор имел показатель удельной энергии порядка 5―8 Вт*ч/кг, что на фоне быстрой разрядки делало графеновое изделие зависимым от необходимости очень часто обеспечивать подзарядку.
Австралийские сотрудники кафедры изучения производства материалов из Мельбурна, руководимые профессором Дэном Ли, сумели 12-ти кратно увеличить удельную энергетическую плотность конденсатора из графена. Теперь этот показатель у нового конденсатора равен 60Вт*ч/кг, а это уже повод говорить о технической революции в данной сфере. Изобретатели сумели победить и проблему быстрой разрядки графенового суперконденсатора, добившись того, что он теперь разряжается медленнее, чем даже стандартный аккумулятор.

Как устроены графеновые суперконденсаторы

<TBegin:http://tehnoobzor.com/uploads/posts/2013-08/1375897518_kak-ustroeny-grafenovye-superkondensatory.jpg||Как устроены графеновые суперконденсаторы>Как устроены графеновые суперконденсаторы

Добиться столь впечатляющего результата учёным помогла технологическая находка: они взяли адаптивную графено-гелевую плёнку и создали из неё очень маленький электрод. Пространство между листами из графена изобретатели заполнили жидким электролитом, дабы меж ними образовалось субнанометровое расстояние. Такой электролит присутствует и в обычных конденсаторах, где он выступает в роли проводника электричества. Здесь же он стал не только проводником, но и преградой для соприкосновения между собой графеновых листов. Именно такой ход позволил достичь более высокой плотности конденсатора с одновременным сохранением пористой структуры.
Сам же компактный электрод был создан по технологии, которая знакома производителям привычной нам всем бумаги. Данный способ достаточно дёшев и прост, что позволяет с оптимизмом смотреть на возможность коммерческого производства новых суперконденсаторов.
Журналисты поспешили заверить мир, что человечество получило стимул к разработке совершенно новых электронных устройств. Сами же изобретатели устами профессора Ли пообещали помочь графеновому суперконденсатору очень быстро преодолеть путь из лаборатории на завод.

Нравится вам это или нет, но эра электрических автомобилей неуклонно приближается. И в настоящее время только одна технология сдерживает прорыв и захват рынка электромобилями, технология аккумулирования электрической энергии. Несмотря на все достижения ученых в этом направлении, большинство электрических и гибридных автомобилей имеют в своей конструкции литий-ионные аккумуляторные батареи, которые имеют свои положительные и отрицательные стороны, и могут обеспечить пробег автомобиля на одном заряде лишь на небольшую дистанцию, достаточную лишь для перемещений в городской черте. Все ведущие мировые автопроизводители понимают эту проблему и занимаются поисками методов увеличения эффективности электрических транспортных средств, что позволит увеличить дальность поездки на одном заряде аккумуляторных батарей.

Одним из направлений повышения эффективности электрических автомобилей является сбор и повторное использование энергии, превращающейся в тепло при торможении автомобиля и при движении автомобиля по неровностям дорожного покрытия. Уже разработаны методы возврата такой энергии, но эффективность ее сбора и повторного использования крайне низка из-за малой скорости работы аккумуляторных батарей. Времена торможения обычно исчисляются секундами и это слишком быстро для аккумуляторных батарей, на зарядку которых требуются часы времени. Поэтому для аккумулирования «быстрой» энергии требуются другие подходы и аккумулирующие устройства, на роль которых больше всего походят конденсаторы большой емкости, так называемые суперконденсаторы.

К сожалению, суперконденсаторы еще не готовы выйти на «большую дорогу», несмотря на то, что они способны быстро заряжаться и разряжаться, их емкость пока относительно низка. Помимо этого, надежность суперконденсаторов также оставляет желать лучшего, материалы, используемые в электродах суперконденсаторов, постоянно разрушаются в результате многократных циклов заряда-разрядки. А это вряд ли допустимо с учетом того, что за всю жизнь электрического автомобиля количество циклов работы суперконденсаторов должно составить много миллионов раз.

У Сэнтэкумэра Кэннэппэна (Santhakumar Kannappan) и у группы его коллег из Института науки и техники, Кванджу, Корея, имеется решение вышеописанной проблемы, основой которого является один из наиболее удивительных материалов современности — графен. Корейские исследователи разработали и изготовили опытные образцы высокоэффективных суперконденсаторов на основе графена, емкостные параметры которых не уступают параметрам литий-ионных аккумуляторных батарей, но которые способны очень быстро накапливать и отдавать свой электрический заряд. Помимо этого, даже опытные образцы графеновых суперконденсаторов способны выдержать без потери своих характеристик многие десятки тысяч рабочих циклов.Уловка, которая позволила добиться столь внушительных показателей, заключается в получении особой формы графена, у которой имеется огромная площадь эффективной поверхности. Исследователи получили такую форму графена, смешав частицы окиси графена с гидразином в воде и размельчив все это с помощью ультразвука. Получившийся графеновый порошок был упакован в дискообразных таблеток и высушен при температуре 140 градусов по шкале Цельсия и при давлении 300 кг/см в течение пяти часов.

Получившийся материал получился очень пористым, у одного грамма такого графенового материала его эффективная площадь соответствует площади баскетбольной площадки. Помимо этого, пористая природа этого материала позволяет ионной электролитической жидкости EBIMF 1 M заполнить полностью весь объем материла, что приводит к увеличению электрической емкости суперконденсатора.

Измерение характеристик опытных суперконднсаторов показали, что их электрическая емкость составляет около 150 Фарад на грамм, плотность хранения энергии составляет 64 ватта на килограмм, а плотность электрического тока равна 5 амперам на грамм. Все эти характеристики сопоставимы с аналогичными характеристиками литий-ионных аккумуляторов, плотность хранения энергии которых составляет от 100 до 200 Ватт на килограмм. Но у этих суперконденсаторов имеется одно огромное преимущество, они могут полностью зарядиться или полностью отдать весь накопленный заряд всего за 16 секунд. И это время является самым быстрым временем заряда-разрядки на сегодняшний день.

Этот набор внушительных характеристик, плюс несложная технология изготовления графеновых суперконденсаторов могут послужить оправданием заявлению исследователей, которые написали, что их «графеновые суперконденсаторные устройства аккумулирования энергии уже прямо сейчас готовы для массового производства и могут появиться в ближайших поколениях электрических автомобилей».

Группа ученых из университета Райс (Rice University) приспособили разработанный ими метод производства графена при помощи лазера для изготовления электродов суперконденсаторов.

С момента его открытия графен, форма углерода, кристаллическая решетка которого имеет одноатомную толщину, помимо всего прочего рассматривался в качестве альтернативы электродам из активированного угля, используемым в суперконденсаторах, конденсаторах с большой емкостью и малыми токами собственной утечки. Но время и проведенные исследования показали, что графеновые электроды работают не намного лучше, чем электроды из микропористого активированного угля, и это послужило причиной снижения энтузиазма и сворачивания ряда исследований.

Тем не менее, графеновые электроды обладают некоторыми неоспоримыми преимуществами по сравнению с электродами из пористого углерода.

Графеновые суперконденсаторы могут работать на более высоких частотах, а гибкость графена позволяет создавать на его основе чрезвычайно тонкие и гибкие устройства аккумулирования энергии, которые как нельзя лучше подходят для использования в носимой и гибкой электронике.

Два вышеупомянутых преимущества графеновых суперконденсаторов послужили причиной для проведения очередных исследований группой ученых из университета Райс (Rice University). Они приспособили разработанный ими метод производства графена при помощи лазера для изготовления электродов суперконденсаторов.

«То, чего нам удалось добиться, сопоставимо с показателями микросуперконденсаторов, которые имеются в наличии на рынке электронных приборов» – рассказывает Джеймс Тур (James Tour), ученый, руководивший исследовательской группой, – «При помощи нашего метода мы можем получать суперконденсаторы, имеющие любую пространственную форму. При необходимости упаковать графеновые электроды на достаточно малой площади, мы просто складываем их как лист бумаги».

Для производства графеновых электродов ученые использовали лазерный метод (laser-induced grapheme, LIG), в котором луч мощного лазера нацеливается на мишень из недорогого полимерного материала.

Параметры лазерного света подобраны таким образом, что он выжигает из полимера все элементы, кроме углерода, который формируется в виде пористой графеновой пленки. Эта пористый графен, как показали исследования, обладает достаточно большим значением эффективной площади поверхности, что делает его идеальным материалом для электродов суперконденсаторов.

То, что делает результаты исследований группы из университета Райс столь привлекательными, это простота производства пористого графена.

«Графеновые электроды делаются очень просто. Для этого не требуется чистого помещения и в процессе используются обычные промышленные лазеры, которые успешно работают в цехах заводов и даже на открытом воздухе» – рассказывает Джеймс Тур.

Кроме простоты производства, графеновые суперконденсаторы показали весьма впечатляющие характеристики. Эти устройства накопления энергии выдержали без потери электрической емкости тысячи циклов заряда-разряда. Более этого, электрическая емкость таких суперконденсаторов практически не изменилась после того, как гибкий суперконденсатор был деформирован 8 тысяч раз подряд.

«Мы продемонстрировали, что разработанная нами технология позволяет производить тонкие и гибкие суперконденсаторы, которые могут стать компонентами гибкой электроники или источниками энергии для носимой электроники, которая может быть встроена прямо в одежду или в предметы повседневного использования» – рассказал Джеймс Тур.

Источник(и): Комментарии представителей сайтов-участников nan:
Емкость всей Земли 0,8 фарады 🙂
Это то, что полностью решает все проблемы электромобилей. Да и вообще всего, что питается мобильными источнаками тока. Эта емкость настолько дико огромна, что позволит вообще забыть о питании. 1 фарады хватит чтобы хорошо погонять стартер.
10000 хватит на ~20 часов езды, а если таких аккумуляторов несколько, то это уже нирвана. Посмотрим, как это будет развиваться. Это походит на тот энерго-блочек, что терминатор бросил и он взорвался. Высвобождение такой энергии разом — огромной силы взрыв.
Прикольно то, что энергия заряда находится в квадратичной зависимости от напряжения. Т.е. если 12 вольтовых автомобиль проедет 20 частов, что 24 вольтовый — 400.
Обсуждение Сообщений: 1. Последнее — 25.02.2019г. 9:15:21
Оценить статью >> пока еще нет оценок, ваша может стать первой 🙂

Анонсы новостей http://www.scorcher.ru/xml/news.rss — что это?

Особенности понимания схемотехнических систем
В чем заключаются основные причины современного недопонимания функций адаптивных уровней эволюционного развития мозга: Особенности понимания схемотехнических систем.
22-03-2019г.

Про свободу слова
Эссе про свободу слова, демократию и о том, что делать с потоками лжи, которые проистекают от слова высказанного: Про свободу слова.
20-03-2019г.

Оптимальная скорость творчества
Нужно ли стремиться к максимальной скорости творчества и его производительности? Оптимальная скорость творчества.
13-03-2019г.

Конструирование модели социума мира будущего
Модель будущего на основе представлений об организации психики: Конструирование модели социума мира будущего.
24-02-2019г.

Занятия по адаптологии
Асинхронная онлайн-школа: занятия.
14-10-2018г.

О поддержке онлайн-обучения на сайте Форнит
Инструменты для создания своей онлайн-школы: О поддержке онлайн-обучения на сайте Форнит.
08-10-2018г.

Общество мифов
Как не достичь этического дна, когда высказанное слово – есть ложь: Общество мифов.
16-09-2018г.

О реорганизации академической науки
Cделана попытка найти направления к решению проблем академической науки именно на основе модели организации психики: О реорганизации академической науки.
05-09-2018г.

Рефлексы и автоматизмы: обобщение
Это – обобщение эволюционного развития механизмов реализации адаптивных реакций в новых условиях от условных рефлексов до осознанно сформированных автоматизмов:
Рефлексы и автоматизмы: обобщение.
27-08-2018г.

Что люди узнали о мозге
Обобщение исследований организации психики на 2018 год: Что люди узнали о мозге.
17-08-2018г.

посетителей заходов сегодня: 16 17 вчера: 22 23 Всего: 28883 31953

Toyota Yaris Verso модель 2004 года. ›
Бортжурнал ›
Суперконденсатор в помощь аккумулятору

Прочитал темку :
Отчёт: Суперконденсаторы Boostcap/Ultracap/ИКЭ итд. в помощь акб лютой зимой (PGrap)
forums.drom.ru/toyota-vit…ienta/t1152002361-p8.html
и заинтересовался.
Решил забабахать супер конденсатор и себе.
Подключить последовательно 6 кондёров по 100F и получить один на 16F и напряжение в 16v
Это конечно мало для без аккумуляторной заводки, но как буфер для помощи в начале вращения стартёра должен очень помочь.
Поиграюсь, поэкспериментирую, а там глядишь разорюсь и на большую ёмкость, цены всё-ж не дешёвые.

заводим двигатель конденсатором 350 Ф при 8,7 В (Toyota FunCargo, 1NZ-FE)

Replacing My Car Battery with Capacitors! 12V BoostPack Update
6 х 350F 2.5v = 60F 15v

12V BoostPack. Replaces auto battery. Works great!

Самое прикольное, что ролики про моего Яриса… :6:

Старт ДВС от подобных конденсаторов, от этой-же конторы с тонкими выводами
Набор из 6 кондёров по 500 фарад = 83 фарада.

Ссылки по теме:
www.2114.ru/forum/showthread.php?t=6816

Экспериментальная проверка конденсатора
www.krasvolga.narod.ru/pap003.htm
Чтобы убедиться в полезности такой покупки, отсутствии негативных последствий для машины, администрация магазина решила организовать экспериментальную проверку конденсатора. Конденсатор «для грузовиков» повышенной мощности – ИКЭ 16/14(160F) был установлен на грузовой автомобиль УАЗ-3303. Умощнённая модификация конденсатора была выбрана потому, что двигатель после ремонта вращался туго и требовал явно больше затрат мощности, чем прокручивание двигателя «Жигулей». При подключении конденсатор был заряжен через лампу фары от батареи автомобиля. Подключение без зарядки вызвало бы мощное искрение на клеммах. Зарядка до 12 вольт заняла 14,3 минут. Если же дать ток зарядки 30 ампер, то потребуется 42 секунды на зарядку. Попробовал я зарядить конденсатор и от девяти батареек для фонарика. Зарядка происходила дольше — 27 минут, но для запуска стартером теплого двигателя этого хватило, ибо ёмкость батареек немного больше 0,9 А-ч. Ток при запуске тёплого двигателя составил 140 А. Для эксперимента специально была взята аккумуляторная батарея в последней стадии истощения. Её возможностей хватало на пару оборотов стартера. В случае фиаско – доставай ручку. После подключения конденсатора батарея поделилась с конденсатором крохами ёмкости. Как только напряжение достигло предела этой батареи – 11,64 В, был включен в работу стартер. Запуск был короткий и энергичный, и это при полумёртвой батарее! Итог следующий: максимальный ток стартера в режиме торможения составил 300 А, время уверенной прокрутки двигателя только конденсатором 11 секунд до напряжения 8,5 В. При включении фар с габаритными огнями напряжение на конденсаторе снижается с 14 до 12 В за 42 секунды. Как долговременный источник тока конденсатор неприменим, – для этого есть аккумулятор. Зато конденсатор может другое, — в любой мороз отдать максимум тока. В 2000 году исследовательскую дипломную работу выполнял выпускник АТФ А.Н. Телепня. Его результаты ещё более интересны. Мало того, что пусковой ток легко достигает 600 ампер несмотря на мороз. За счёт того, что конденсатор берёт на себя максимум нагрузки, аккумуляторная батарея работает в щадящем режиме и не выходит из строя за один-два сезона работы.

Ещё по теме :
forums.drom.ru/toyota-vit…ienta/t1152002361-p5.html

=========================================================================
Добавление от 30/03/2015
Про суперконденсаторы, коротко :

Расчёты, что-б не забыть :
Аккумулятор 60 Ампер-часов. Это значит, что аккумулятор может давать ток 60 ампер в течении 1 часа, или ток в 1 ампер в течении 60 часов.
Таким образом, например, мы можем использовать электрическую энергию с параметрами 60 Ампер 12 Вольт в течении 1 часа, то есть мы получим от акумулятора энергию, достаточную для совершения работы A=U*I*t = 12Вольт * 60 Ампер * 1час = 720Ватт * 3600 секунд = 2592000 Джоулей = 2.6МДж.
Этой энергии, например, хватит, чтобы вскипятить 7.7 литров воды комнатной температуры.
А для потребление стартёра при пуске автомобиля в среднем :
12 Вольт * 200 Ампер * 2 секунды = 4800 джоулей

Формула E=(C*U*U)/2 выражает собой накопленную конденсатором энергию.
То есть конденсатор емкостью 1 фарада заряженный до напряжения 12 вольт накопит в себе энергии 72 джоуля.
Соответственно 16 фарад = 1152 джоулей.

Потребитель — стартёр : 200A * 12V = 2400 джоулей в 1 секунду
Источник — конденсатор : (16F * 12V^2) /2= 1152 джоулей.
Конденсатора в 16 фарад теоретически должно хватать на 0.5 секунды работы стартёра.
Дальше можно легко соотнести время работы стартёра запасённое в конденсаторе определённой ёмкости.

Вот график стартовых токов (это для какой-то легковушки, но нас интересует общая форма кривой):

Как видно, в начале ток резко подскакивает до максимума (ток короткого замыкания стартера, когда ротор еще неподвижен, в нагрузке присутствует лишь активное электрическое сопротивление статора), потом где-то за 0.5 секунды потребляемый ток снижается вдвое (стартер начал проворачиваться, в нагрузке добавилось реактивное сопротивление) и дальше остается на этом устоявшемся значении, пока двигатель не заведется.
Задача конденсатора состоит в том, чтобы взять на себя питание стартера в эти первые 0.5 секунд, когда ток скакнул до 200А. Ну а дальше, когда кондер разрядится, питать стартер будет уже аккумулятор, но уже вдвое меньшим током.

Так ёмкость в 50-100 фарад можно использовать как хороший помощник для аккумулятора при старте стартёра, при начале его вращения когда он потребляет максимальный, пиковый ток.
Чем обеспечивает более щадящий режим эксплуатации аккумулятора и продлевает его жизнь.

Ёмкость в 200-500 фарад самостоятельно заводит автомобиль без аккумулятора, но нуждается в таковом для последующей быстрой подзарядки, в случае неудачного старта. В течении нескольких минут она заряжается от даже очень слабого аккумулятора(который самостоятельно не смог-бы запустить ДВС) и снова готова к очередной попытке.

Ёмкости более 500 фарад можно использовать вообще без аккумулятора, а для поддержки заряда и питания слабосильных потребителей во время стоянки,
питать их от источников в 5-10 А/ч.

Ёмкость в 1000 и более фарад, если таковые у кого-то появятся, могут хранить достаточный уровень заряда продолжительное время, сравнимое со стандартной аккумуляторной батареей и могут таковую заменить по всем параметрам. При том, что срок жизни конденсаторов более 10 лет.