Ultrakondensatory mogą konkurować z bateriami
Podczas VLSI Circuits Symposium in Honolulu inżynierowie z Massachusetts Institute of Technology pokazali układ scalony, który przezwycięża jeden z ostatnich poważnych problemów związanych z wykorzystywaniem ultrakondensatorów. Dzięki ich pracom urządzenia takie mogą zastąpić baterie jako źródło zasilania elektroniki.
Superkondensatory mają olbrzymie zalety w porównaniu z bateriami. Charakteryzuje je wysoka gęstość energetyczna, można je bardzo szybko ponownie ładować i wytrzymują niemal nieograniczoną liczbę cykli ładowania i rozładowywania. Jednak ich poważną wadą jest fakt, że w miarę rozładowywania ultrakondensatorów znacząco spada też napięcie.
Gdy np. w kondensatorze pozostaje około 25 proc. pierwotnej ilości energii, napięcie spada aż o 50 proc. To zdecydowanie zbyt dużo dla współczesnej elektroniki, która pracuje w wąskich zakresach napięcia, a duże spadki mogą oznaczać pojawienie się błędów np. podczas operacji zapisu/odczytu.
Naukowcy z MIT-u wpadli na pomysł, w jaki sposób można wykorzystać niemal całą energię z ultrakondensatora, a jednocześnie nie dopuścić do dużych spadków napięcia. Opracowali oni układ scalony o wymiarach 1,3 x 1,4 milimetra, w którym zamknęli cztery 2,5 woltowe, 250-milifaradowe ultrakondensatory połączone równolegle.
Gdy poziom energii w kondensatorach wyniesie 25 proc. poziomu pierwotnego, a napięcie w każdym z nich spadnie do 1,25 V (co było punktem odniesienia), układ przekierowuje połączenia pomiędzy kondensatorami, tak, że tworzą one dwie pary urządzeń, dostarczając ponownie napięcia rzędu 2,5 volta. Oczywiście z czasem energia nadal jest zużywana, a napięcie spada. Jednak zaproponowane przez MIT rozwiązanie sprawa, że można zużyć aż 98 proc. energii w superkondensatorze, a nie, jak dotychczas, tylko 75 proc.
Po naładowaniu kondensatorów układ automatycznie zmienia połączenia między nimi tak, że ponownie pracują jak urządzenia niezależne. Do czasu, gdy pojawi się konieczność ponownego połączenia ich w pary.
Teraz uczeni chcą zbudować małe wszczepiane urządzenie medyczne, które zamiast dotychczas wykorzystywanych baterii, będzie używało superkondensatorów.
Mariusz Błoński
