Керамосандвич продвигает авто с гигантским напряжением

Небольшой электромобильчик ZENN должен стать первым авто, примерившим таинственные ультраёмкие аккумуляторы от EEStor (фото ZENN Motor).

Первые интригующие сообщения об этом изобретении появились ещё в начале прошлого года, но до сих пор тут остаётся много туманного: громкие заявления сочетаются со скрытностью разработчиков. Однако новые события вокруг аккумуляторов экстремальной плотности заставили нас подробно разобраться в этой новинке.

На днях техасская компания EEStor заявила, что уже в нынешнем году начнёт производство своих аккумуляторов для электромобилей, выполненных по революционной технологии, а поставлять их она будет канадской компании ZENN Motor.

Про ZENN необходимо сделать краткое отступление. Её двухместный автомобиль победил в конкурсе-шоу Challenge Bibendum 2006 (только название фирмы тогда было иным). Хотя пробег на одной зарядке (со свинцовыми аккумуляторами) у этой машины составляет всего 56 километров, зато стоит она $12,5 тысяч.

Теперь должен появиться новый вариант ZENN — с экзотическим устройством хранения энергии, ёмкость которого примерно на порядок выше свинцового аккумулятора равной массы. Такое кружит голову, не так ли? Потому давайте рассмотрим всё внимательнее.

EEStor претендует на создание суперконденсатора нового типа, обладающего удельной ёмкостью примерно вдвое большей, чем у массовых моделей литий-ионных батарей. Это крайне смелое заявление, так как самые лучшие суперконденсаторы на данный момент показывают 5-10 ватт-часов на килограмм, что даже хуже, чем аналогичный параметр у свинцово-кислотных аккумуляторов (ориентировочно 30-45 ватт-часов на кило) и тем более – серийных литиевых батарей (120-180).

Зато суперконденсаторы многократно превосходят химические батареи в удельной мощности. И EEStor заявляет, что сумела сохранить это свойство суперконденсаторов при невероятном росте ёмкости на единицу веса. Если учесть, что в этих таинственных батареях нет ни жидкости, ни токсичных или легко воспламеняющихся веществ, и что стоить все эти чудеса должны очень немного — напрашивается вывод о революции.

Рекламный плакат, показывающий преимущество электромобиля с устройством EEStor перед авто обычным. Многие цифры здесь, впрочем, явно примерные. Так, цена на крошечный автомобиль с такой батареей будет никак не ниже $15 тысяч (иллюстрация с сайта treehugger.com).

Своё накопительное устройство американская фирма называет без затей – "Устройство хранения электрической энергии" (Electrical Energy Storage Units — EESU). Согласно патенту, здесь действительно нет электролита или двойного электрического слоя как в существующих "продвинутых" конденсаторах.

Фактически, EESU это конденсатор классического типа, но очень необычный. В нём чередуются слои спечённого ультрапористого керамического порошка из высокочистого титаната бария. Причём на каждый из слоёв нанесены последовательно два тончайших покрытия – из оксида алюминия и алюмосиликатного магниево-кальциевого стекла. Плюс — многослойные электроды из никеля.

Все вместе эти компоненты формируют плотно сжатый сандвич из огромного числа повторяющихся слоёв, которые и составляют конденсатор, способный заряжаться до напряжения в 1,2-3,5 киловольта и десятков фарад!

Электрический ZENN производится серийно и, словно "взрослый" автомобиль, может похвастаться даже выбором окраски кузова и небольшим списком опций (фото с сайта autobloggreen.com).

3,5 киловольта без пробоя изолятора – это примерно на три порядка выше, чем в известных суперконденсаторах. Отсюда и ёмкость. Плюс, предположительно, тут сработало сильное уменьшение расстояния между обкладками, в противовес принятому для суперконденсаторов пути роста ёмкости – наращиванию площади поверхности обкладок.

Американская компания заявила, что уже подготовила автоматизированную линию для серийного изготовления модулей EESU ёмкостью 15 киловатт-часов. Вес этих батарей составляет менее 45 килограммов, а допустимый для нормальной эксплуатации диапазон температур наружного воздуха — от минус 20 до плюс 60 по Цельсию, тогда как время полной зарядки — всего несколько минут!

Сейчас под капотом ZENN стоят свинцово-кислотные батареи. Неэффективно, но очень дёшево (фото с сайта autobloggreen.com).

Легко посчитать, что удельная ёмкость нового конденсатора — более 333 ватт-часов на килограмм, что сравнимо с показателем экспериментальных литий-серных батарей — возможно, самых передовых химических аккумуляторов на сегодняшний день. Неудивительно, что создатели EESU предсказывают аккумуляторам такого типа (сделанных в разных размерах) применение не только в электромобилях, но и в устройствах самого разного масштаба – от ноутбуков до высокомощного энергетического оружия.

По некоторым данным, блок EESU оценивается примерно в $3 тысячи, но может стоить и $2 тысячи, в случае массового производства.

Так что, можно записываться в очередь на электромобили нового типа? Ну, погодите — во всю эту бочку мёда просто нужно добавить четыре ложки дёгтя.

Малыш ZENN, возможно, самый комфортный из электромобилей, относящихся к типу Neighborhood Electric Vehicles, то есть к машинам "окрестного" радиуса действия, законодательно (в США и Канаде) ограниченных в скорости. "Максималка" этого авто равна 40 километрам в час (фотографии ZENN Motor).

Во-первых, рекламные характеристики нового суперконденсатора слишком сенсационны, чтобы ни разу не задуматься о некотором преувеличении или скрытых проблемах новинки (если мы ошибаемся, то это будет просто прекрасно).

Во-вторых, огромное напряжение конденсатора вызывает справедливые вопросы о пожароопасности в случае короткого замыкания (изобретатели системы, впрочем, рассказывают о встроенных устройствах защиты: мол, никакой дуги нигде не возникнет).

В-третьих, даже без замыкания в такой системе возможны утечки (при таких-то напряжениях), что вызывает вопрос о долговременном хранении энергии в EESU.

В-четвёртых, некоторые подозрения вызывает тот факт, что оба заявленных фирменных сайта: eestor.com и eestor.us находятся в данный момент на реконструкции.

Между тем Ричард Вейр (Richard Weir), соучредитель и глава EEStor, один из изобретателей этого конденсатора, заявил недавно изданию MIT Technology Review: "Мы находимся на пути к выполнению всех своих обещаний". Поверим?

membrana.ru/articles/inventions/2007/01/24/155800.html