- Zaměření na efektivní skladování energie vyvolalo vznik superkondenzátorů
- Výzkumné ústavy objevily inovativní výrobní postupy pro superkondenzátory
- Zaměření na vývoj materiálu Supercapacitor všudypřítomné
- Automobilový průmysl - klíčová oblast potenciálního růstu pro výrobce superkondenzátorů
- Role superkondenzátorů v perspektivách elektroniky a energetiky a energetiky
Výkonová elektronika průmysl je na vzestupnou spirálou a nevykazuje žádné známky slábnutí, jako trend elektrifikace proniká širší sortiment průmyslových oblastí a zahrnuje požadavek elektronických zařízení high-tech energie. V posledních letech došlo k výraznému nárůstu potřeby pokročilých řešení pro skladování elektřiny, vyvolané podstatou rychlejšího skladování, efektivní správy napájení a optimalizace energie.
Aplikační povaha průmyslového odvětví výkonové elektroniky hrála důležitou roli ve vývoji řešení pro skladování elektřiny, jako jsou kondenzátory. Relativní časová účinnost při nabíjení kondenzátorů si vyžádala jejich implementaci v mnoha zařízeních pro ukládání energie. Stále však existuje potenciál pro zlepšení schopnosti kondenzátorů akumulovat elektřinu, což vedlo k vývoji superkondenzátorů - také známých jako ultrakapacitory nebo elektrochemické kondenzátory (EC).
Zaměření na efektivní skladování energie vyvolalo vznik superkondenzátorů
Jak se průmyslový vývoj začal točit kolem trendu elektrifikace, zrychlily inovace v konstrukcích superkondenzátorů. Globální giganti, včetně General Electric, prováděli experimenty zaměřené na zdokonalení designu superkondenzátorů ve snaze vydělávat na rostoucí poptávce po superkondenzátorech v průmyslových odvětvích jako na klíčového činitele elektrifikace. Společnost NEC Corporation byla jednou z prvních společností, které komerčně představily superkondenzátory světu; vynálezu je připisována hlavně Standard Oil Company of Ohio (SOHIO).
Po vzniku supravodičů jako efektivnějšího řešení skladování energie se popularita technologie EC okamžitě zvýšila. Designy superkondenzátorů od svého prvního komerčního uvedení na trh prošly několika generacemi. Výzkumné organizace a přední společnosti v odvětví výkonové elektroniky se stále zaměřují na inovace výrobních metod a materiálů, aby dále zlepšily nákladovou efektivitu a výkon superkondenzátorů.
Výzkumné ústavy objevily inovativní výrobní postupy pro superkondenzátory
I přes vynikající provozní vlastnosti superkondenzátorů se výrobci stále snaží kontrolovat vysoké výrobní náklady a nižší schopnost superkondenzátorů akumulovat energii ve srovnání s bateriemi. Rovněž obavy související s trvanlivostí týkající se superkondenzátorů do určité míry omezují jeho přijetí v průmyslových aplikacích. V reakci na tyto obavy společnosti vyrábějící superkondenzátory značně investovaly do výzkumu a vývoje (R&D), aby navrhly lepší verzi superkondenzátorů.
Některé z inovací založených na výzkumu, které formovaly trh superkondenzátorů za posledních pět let, jsou,
- V únoru 2013 objevili vědci z Kalifornské univerzity v Los Angeles průkopnickou a nákladově efektivní metodu výroby superkapacitorů v malém měřítku pomocí vypalovačky DVD LightScribe na vysoké úrovni. Tyto mikro superkondenzátory se skládají z vrstvy atomu uhlíku silné jednoho atomu a lze je snadno integrovat do miniaturizovaných elektronických zařízení. Díky použití dvourozměrného listu grafenu v kombinaci s novou technikou výroby by vědci mohli do značné míry snížit výrobní náklady a rozšířit rozsah aplikací pro superkondenzátory.
- V červenci 2013 vyvinuli vědci z Ulsanského národního institutu pro vědu a technologii (UNIST) inovativní metodu hromadné výroby trojrozměrné mezoporézní grafenové nano-kuličky (MGB), kterou lze použít při výrobě superkondenzátorů. Vědci předpokládali, že vlastnosti mezoporézního grafenu zlepší škálovatelnost, kvalitu a nákladovou efektivitu superkondenzátorů a rozšíří rozsah jejich použití v elektrických vozidlech.
- V srpnu 2014 vyvinuli inženýři na Monash University v Austrálii novou metodu metody výroby grafenu uvnitř superkondenzátorů, která má zlepšit jejich hustotu energie 10krát více než komerční zařízení. Inženýři vytvořili makroskopický grafenový materiál procesem podobným tradiční metodě výroby papíru. Kromě toho dále potvrdili, že snížením množství chemického oxidu grafitu založeného na roztoku v grafenu mohou inženýři otevřít nové možnosti komercializace grafenu a 10x hustších superkondenzátorů.
- Skupina vědců v Jižní Koreji objevila neobvykle inovativní, ale velmi vhodný alternativní materiál pro elektrody superkondenzátorů v srpnu 2014. Navrhli způsob, jak používat cigaretové filtry v superkondenzátorech, které lze přeměnit na vysoce výkonný materiál na bázi uhlíku s vysokým výkonem hustoty. Vědci mohli úspěšně použít použité cigaretové filtry k ukládání více elektrické energie než komerčně dostupného uhlíku.
Zaměření na vývoj materiálu Supercapacitor všudypřítomné
Posun směrem k vývoji vysoce výkonných materiálů získal naprostou hmatatelnost mezi výrobci superkondenzátorů se stále rostoucí poptávkou po superkondenzátorech v různých průmyslových aplikacích, jako je nositelná spotřební elektronika a elektrická vozidla. Ačkoli grafen zůstává jedním z výstižných materiálů pro superkondenzátory, probíhající výzkumné aktivity se zmiňují o významných transformacích v prostředí trhu se superkondenzátory.
Skupina chemiků z Amsterdamského institutu Van't Hoff pro molekulární vědy v Amsterdamu vynalezla nový materiál pro superkapacitor při provádění experimentů pro jejich projekt palivových článků. Vědci zjistili, že vysoce porézní superkondenzátorový materiál je levný, lehký a netoxický a lze jej použít v potenciálních komerčních aplikacích superkondenzátorů, jako je doprava, elektronika a zařízení pro skladování energie.
Další skupina vědců z UC Santa Cruz a Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) použila ultrarychlý 3D tištěný grafen ke snížení tloušťky řádově milimetrů a ke zlepšení výkonových charakteristik superkondenzátorů, včetně hustoty výkonu a retence kapacity.
Skládací supercapacitor byl vyroben z obyčejného papíru inženýry z Georgia Tech a Korejská univerzita, který by mohl ukládat více energie po delší dobu, a to zejména v nositelné elektronických výrobků, jako je flexibilní. Vědci, inženýři a vědci z celého světa se zaměřují hlavně na vyvážení hustoty energie a hustoty energie superkondenzátorů, aby se zabránilo ztrátě energie najednou.
Poslední vývoj a inovace v materiálech používaných při výrobě superkondenzátorů se soustředí hlavně na snížení možnosti samovybíjení nebo zkratu. Zúčastněné strany na trhu superkondenzátorů mají za cíl využít různých výkonových charakteristik pseudokondenzátorů a hybridních kondenzátorů, které mohou odrážet vyšší hustotu energie než jakékoli jiné typy superkondenzátorů.
Zatímco poptávka po elektrických dvouvrstvých kondenzátorech zůstává na trhu superkondenzátorů nejvyšší, hybridní kondenzátory jsou svědky nárůstu poptávky v různých průmyslových aplikacích.
Automobilový průmysl - klíčová oblast potenciálního růstu pro výrobce superkondenzátorů
Automobilový průmysl je v současné době oblastí s vysokým růstovým potenciálem pro výrobce vysoce kvalitních zařízení pro skladování energie, jako jsou superkondenzátory. V roce 2013, automobilové aplikace superkondenzátory představovaly méně než 1/5 th podílu příjmů superkondenzátorů trhu. S nedávným vývojem v automobilovém průmyslu se však automobily staly jednou z nejdůležitějších aplikací superkondenzátorů.
Vzhledem k tomu, že se výrobci automobilů zaměřují na snižování závislosti na ropném průmyslu, a řídící orgány zavádějící přísné ekologické předpisy, předpokládá se, že vyhlídky na růst elektrických vozidel budou slibné. To vedlo výrobce superkondenzátorů k tomu, aby viděli výhodné příležitosti v rychle se rozvíjejícím automobilovém průmyslu.
Vývoj superkondenzátorů vhodných pro elektrická vozidla nebo hybridní elektrická vozidla je jednou z nejdůležitějších obchodních strategií společností vyrábějících superkondenzátory. Na druhé straně výrobci automobilů také soutěží o zavedení nejúčinnějších elektrických vozidel, což odůvodnilo jejich hledání vysoce kvalitních systémů pro skladování energie. To se nakonec odráží ve stále se rozšiřujícím rozsahu inovací v superkondenzátorech v rychle se rozvíjejícím automobilovém průmyslu.
V únoru 2019 společnost Tesla Inc. - globální gigant v automobilovém a energetickém průmyslu - oznámila, že získala společnost Maxwell Technologies Inc. - přední společnost zabývající se technologií baterií - za přibližně 218 milionů USD. Společnost si klade za cíl využít lukrativní příležitosti pro elektrická vozidla a touto akvizicí plánuje přidat odborné znalosti v oblasti superkondenzátorů, které by mohly urychlit nabíjení automobilů.
V květnu 2018 společnost Rolls-Royce - přední světový výrobce luxusních automobilů - uzavřela dohodu o spolupráci se společností Superdielectrics Ltd - britským technologickým start-upem, prozkoumala potenciál superkondenzátorů a vytvořila nejmodernější úložiště s vysokou energií technologie. V rámci tohoto partnerství si společnost Roll-Royce klade za cíl spojit své odborné znalosti v oblasti materiálových věd s hydrofilními polymery Superdielectrics pro vývoj špičkových aplikací superkondenzátorů na baterie.
Lamborghini je dalším předním výrobcem automobilů, který se připojuje k řadě automobilových společností, které plánují využít mimořádné vlastnosti superkondenzátorů během elektrifikace automobilového průmyslu. Hlavní technický ředitel společnosti nedávno prohlásil, že společnost pro startovací baterii dříve používala superkondenzátory v Lamborghini Aventador. Odborníci předpovídají, že nástupce Aventadoru by mohl použít stejné superkondenzátory.
Neustále se rozvíjející automobilový průmysl vytvořil pro výrobce superkondenzátorů velmi vzrušující konkurenční prostředí . Snaha o neustálý pokrok ve výkonu superkondenzátorů pravděpodobně v příštích letech spustí některé průkopnické inovace na trhu superkondenzátorů.
Role superkondenzátorů v perspektivách elektroniky a energetiky a energetiky
Očekává se, že automobilový průmysl a doprava budou v příštím desetiletí tvořit více než jednu třetinu podílu na výnosech trhu superkondenzátorů. I přes oslavovanou budoucnost superkondenzátorů v automobilovém průmyslu nového věku bude mít spotřební elektronika a energetika a energetika pravděpodobně lví podíl na vývoji trhu superkondenzátorů.
Superkondenzátory jsou uváděny jako tahoun jakéhokoli elektronického produktu, který pracuje na baterie nebo systémy pro skladování energie. V nadcházejících letech budou superkondenzátory pravděpodobně svědky všudypřítomného přijetí v různých průmyslových odvětvích. Budoucnost trhu superkondenzátorů bude pravděpodobně svědkem vzniku ES, která budou pohánět budoucnost moderních nositelných výrobků a výrobků spotřební elektroniky. Solární superkondenzátory jsou také věcí z budoucnosti, od níž se očekává, že bude mít obrovský prodejní potenciál v prostředí nositelných senzorů, zejména v nositelných zdravotnických zařízeních.
Pokračující výzkumné aktivity a vývoj v odvětví výkonové elektroniky i v blízké budoucnosti naznačují, že superkondenzátory budou nahrazovat baterie. S rostoucím využitím superkondenzátorů v různých průmyslových odvětvích, jako je elektronika, energetika a energetika, armáda a obrana a letectví, se očekává, že globální trh superkondenzátorů do roku 2028 překoná 5,5 miliardy USD. Exponenciální tempo růstu trhu superkondenzátorů je Očekává se, že rozšíří lukrativní příležitosti pro výzkumné pracovníky, výrobce a další zúčastněné strany v krajině.
Aditi Yadwadkar je zkušená autorka průzkumu trhu a rozsáhle se věnuje elektronickému a polovodičovému průmyslu. Ve společnosti Future Market Insights (FMI) úzce spolupracuje s výzkumným týmem Electronics and Semiconductor, aby sloužila potřebám klientů z celého světa. Tyto poznatky jsou založeny na zprávě FMI o trhu Supercapacitors.