В 2010 году Volvo объединилась с Имперским колледжем Лондона (ICL), чтобы начать работу над новым подходом к снижению веса транспортных средств: заменой аккумуляторов суперконденсаторами. Но это были не просто суперконденсаторы — электрические накопители были встроены в кузов. В частности, исследование, к которому подключилась Volvo, было исследованием профессора ICL конструкционных панелей из углеродного волокна, которые можно использовать как суперконденсаторы.
Три года спустя исследования Volvo принесли некоторые плоды в виде емкостного багажника и панели под капотом, способной накапливать и высвобождать электроэнергию. Volvo утверждает, что в будущем эта технология может привести к 15-процентному снижению веса гибридных и электрических транспортных средств за счет устранения необходимости в тяжелых химических батареях. Конденсаторы могут перезаряжаться и сбрасывать свою энергию намного быстрее, чем обычные батареи, что идеально подходит для коротких всплесков мощности и захвата энергии торможения. В конденсаторе две проводящие поверхности разделены непроводящим диэлектриком; объединение трех элементов в цепь создает заряд, и в этом поле накапливается электрическая энергия. Суперконденсаторы зарабатывают свои «супер» полосы, упаковывая поверхности с большей общей площадью, чем у обычных конденсаторов, и располагая их ближе друг к другу.
Тонкость и площадь поверхности — две вещи, которыми изобилуют панели кузова и другие конструктивные элементы автомобиля. Конструкционный емкостной материал Volvo состоит из внешнего и внутреннего слоев проводящего углеродного волокна, разделенных слоем стекловолокна (диэлектриком). Volvo не особо распространяется о токопроводящих аспектах своих панелей из углеродного волокна, но, основываясь на опубликованных работах ведущего исследователя, создается впечатление, что углеродный аэрогель встроен в плетение углеродного волокна. Если вы думаете, что вся эта идея скатывается вниз по пресловутой углеродной нанотрубке, вы близки — аэрогель — это передовой сверхлегкий твердый наноматериал, который является сверхпористым и обладает высокой проводимостью, в зависимости от его плотности. Таким образом, в то время как сэндвич из углеродного волокна несет механическую нагрузку, аэрогель несет электрическую нагрузку; в качестве бонуса пористость аэрогеля увеличивает площадь поверхности каждого слоя в заявленные 100 раз, что делает суперконденсатор более мощным.
Таким образом, технология завораживает, и Volvo утверждает, что одна только панель под капотом (по сути, пластиковый поддон, из которого вырастают дворники) на ее тестовом автомобиле S80 на 50 процентов легче, чем обычная аккумуляторная батарея автомобиля, и способна питать двигатель. система. Такая экономия веса и функциональность, безусловно, являются достижением, но ни Volvo, ни ICL не упомянули о том, что произойдет, если, скажем, одна из токопроводящих панелей сломается. (В конце концов, это панели кузова, подверженные авариям.) Литий-ионные батареи представляют собой угрозу возгорания в случае разрыва — см. последние беды Теслы, чтобы узнать об этой потенциальной проблеме, — но короткое замыкание высокоэнергетического конденсатора может привести к собственному набору последствий. проблемы. И давайте не будем начинать с затрат. Углеродное волокно по-прежнему недешево, а внедрение в него нанотехнологий, таких как углеродный аэрогель, или любых других нанотехнологий, которые Volvo использует для придания углеродному волокну большей проводимости, вероятно, непомерно дорого. Fender-benders, возможно, никогда не будут прежними.
На данный момент, однако, исследование является многообещающим. Как отмечает Volvo, снятие основного веса с такого тяжелого компонента, как батарея, может иметь спиральный эффект: значительное снижение веса означает, что можно использовать более легкие опорные биты. Чем легче остальные компоненты, тем ниже потребность автомобиля в энергии, и, следовательно, требуется меньше суперконденсаторов, и спираль продолжается. Mazda в настоящее время использует суперконденсатор в своей системе рекуперации энергии торможения i-ELOOP, и мы могли бы увидеть, что этот материал работает как отличная система хранения энергии для гибридов в ближайшем будущем, но, скорее всего, он заменит батареи полностью электрических автомобилей. это много, много лет от крупномасштабной жизнеспособности.
