FoodPro Preloader

The Dark Horse i Race to Power Hybrid Cars


Mange bilister slår seg smugly etter at de har fått litt ekstra gass for å forlate en Toyota Prius eller en annen miljøvennlig bil i støvet. Men Toyota og sin jordskjønne ilk kan likevel ha den siste latteren, da de dyrker oppmuntrende nye fremskritt i ultrakapacitorteknologi som lover å en dag sette hybrider i førersetet. Den st

Mange bilister slår seg smugly etter at de har fått litt ekstra gass for å forlate en Toyota Prius eller en annen miljøvennlig bil i støvet. Men Toyota og sin jordskjønne ilk kan likevel ha den siste latteren, da de dyrker oppmuntrende nye fremskritt i ultrakapacitorteknologi som lover å en dag sette hybrider i førersetet.

Den største seieren hittil for bilene, drevet av en kombinasjon av elektrisitet og gass, kom for noen uker siden da en ultracapacitor-utstyrt Toyota Supra HV-R-kupé ble den første hybrid for å vinne den 24-timers utholdenhetens bilkjøring som ble holdt i Japans Tokachi International Speedway. Hybrid Supra ferdig med 616 runder i løpet av 5, 1 kilometer (omtrent tre kilometer) - 19 flere runder enn Nissan Fairlady Z, som ikke er hybrid. "Den Toyota som vant var i stand til å levere energi raskere, akselerere raskere og bruke bremsegenerasjon mer effektivt, sier Kevin Mak, en analytiker med forskning og konsulentfirma Strategy Analytics og forfatter av en nylig studie som undersøker mulighetene for ultrakapacitorer for å komplettere og muligens også erstatte batterier i hybridbiler. "Dagene til den store hybridbatteripakken kan nummereres, " legger han til.

Årsaken, sier han: kondensatorteknologi som lagrer energi i det elektriske feltet mellom et par tett adskilte ledere. En ultrakapacitor, også kalt en superkapasitor, er en elektrokjemisk kondensator med høyere energitetthet enn vanlige kondensatorer, noe som muligens gjør dem bedre egnet til hybridbiler.

Ultracapacitors lagrer strøm ved fysisk å skille mellom positive og negative ladninger. Batterier lagrer energi ved bruk av giftige kjemikalier og deres effektivitet svinger over tid. I tillegg er gjenvinning av tungmetaller i batterier en vanskelig oppgave. Kondensatorer, derimot, er konstruert av mye mindre fine karbonnanorør, sier Mak.

En stor fordel ved ultracapacitors er deres evne til effektivt å fange opp elektrisitet fra regenerative bremsesystemer og sørge for at elektrisitet gir kraft til bilens akselerasjon. Ultracapacitors lader ikke bare raskere enn batterier, de frigjør også energi raskere, sier Mak.

En ulempe ved bruken er at teknologien ikke kan lagre så mye energi som et batteri. Men Tokachi-rasen viste at ultrakapacitorer kunne brukes mer i forbindelse med mindre batterier for å drive hybridbiler. "Uten behov for kjemikalier kan kondensatorer være lettere, slik at hybridbilprodusenten kan forbedre drivstofføkonomien ytterligere og redusere kostnadene, " sier Mak. "Den lave vekten vil da gjøre hybrid-togene lettere tilgjengelig for å kompakte bilsegmenter som [har blitt] sett på Honda og Mazda konseptbiler siden 1997."

De fleste bilbedrifter er imidlertid mer interessert i fremskritt i litiumionbatterier enn i ultrakapacitorevolusjonen. Tidligere i måneden signerte General Motors Corp. en avtale med A123Systems for å utvikle sin litiumionbatteri for nanofosfat for biler. A123Systems batterier i dag brukes primært i trådløse verktøy. Hybrider som Toyota Prius og Ford Escape bruker nikkelmetallhydrid-batterier som er større enn litiumion-systemer, hvorav sistnevnte kan pakke mer strøm inn i mindre plass. De første A123-bilbatteriene forventes å være klare for GM å teste i oktober, og selskapet planlegger å få sin neste generasjon elektriske drevne kjøretøyer på markedet innen utgangen av 2010.

Kondensatorer har ikke vært konkurransedyktige med batterier tidligere, fordi de ikke har tilbudt høyere energitetthet, sier Olgierd Palusinski, professor i elektroteknikk og datateknikk i Arizona. Palusinski hevder at energidensiteten er et enda bedre mål enn lagringskapasiteten av hvor effektiv en strømkilde kan være. "Du kan ha en veldig høy oppbevaring av ladning, men med svært lav spenning, " bemerker han.

Forskere ved University of Arizona - inkludert Palusinski - har utviklet en ny kondensatorteknologi utviklet for å gi hybridbiler det beste fra begge verdener: evnen til raskt å konvertere mekanisk energi til strøm og lagre den energien, samt å raskt lade opp og utladere energi for å hjelpe bilene akselerere eller bremse.

Denne nye enheten kalles en digitalisert lagringsenhet (DESD), som har et kapasitansvolumforhold som er mer enn 10.000 ganger større enn en konvensjonell parallellplate kondensator av samme størrelse. Forskerne lager DESD kondensatorer ved å bruke porøse membraner som malplattformer. Membranene har en porediameter som strekker seg fra 15 nanometer til en mikron og en hultetthet på 10 millioner til 100 billioner porer per kvadratcentimeter (0, 16 square inch). DESDs vil kunne gi 130 joules per gram (0, 35 ounce), sier Palusinski og legger til at et kjemisk batteri gir ca 100 joules per gram. Litiumionbatterier kan imidlertid gi så mye som 600 joules per gram.

Palusinski forestiller seg en dag da DESD-er skal erstatte batterier i biler, selv om ingen bilprodusenter for tiden arbeider med teknologien han og hans kolleger utviklet. Det er mer sannsynlig at nærtidsutplassering av DESD-teknologi vil bli brukt til å drive noe mye mindre krevende, for eksempel sensorer som brukes til å detektere bevegelse for alarmer og belysningssystemer.

Til tross for Toyotas suksess med ultrakapacitorer har de fleste bilprodusenter de siste årene vært fokusert på nye utviklinger i de lettere, stabile litiumionbatteriene, sier Brett Smith, en alternativbrenselsanalytiker ved Center for Automotive Research i Ann Arbor, Mich.

"Flytting fra typen litiumbatteri som brukes i bærbare datamaskiner til et nanofosfat litiumionbatteri, kan ha vært oppfinnelsen eller det paradigmeskifte som industrien krever, sier Smith. "Nå er utfordringen, kan de få kostnadene nede." Det er det sentrale spørsmålet som sannsynligvis vil avgjøre skjebnen til ultrakapacitorer som brukes i hybridbiler.

Hot Spot Hot Rod: Internett Invaderer AutomobileRinger av Saturn og 2 Moons Shine i nydelig NASA PhotoAntarktis Lake Vostok May Hold Extreme LifeÅ gjøre de store Apple Green Starts med Empire State BuildingSaint Patrick's Day Science: Brew Up Some Green Soda Pop!Incognito Caterpillar truer amerikanske grenserAfrika Faces Hotter FutureEt resirkulert univers