Проекты

Суперконденсатор и области его применения

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Прикладная физика» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Физическая химия, Инженерия
Авторы работы: ГБОУ Школа № 548 «Царицыно»
Предметы: Физика, Химия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 2020 года

Актуальность

Когда пытаешься понять, зачем может понадобиться устройство, выдающее большой ток, сразу вспоминается попытка завести автомобиль, простоявший неделю на 30-градусном морозе. Это действительно богатая область применения для суперконденсаторов. Зарядка − это разовый кратковременный процесс, поэтому сравнительно небольшая ёмкость не является проблемой.

Другая ниша для применения суперконденсаторов − это работа с системами энергоснабжения. Нагрузка на сеть «скачет» быстро и часто, поэтому электроэнергию необходимо запасать тогда, когда нагрузка минимальна, и, наоборот, быстро отдавать, когда возникает потребительский пик. Для этого суперконденсаторы подходят как нельзя лучше, причём независимо от масштабов: их можно внедрять в крупные электросети и использовать в «домашних» условиях, например если на вашей крыше установлены солнечные батареи.

Цель

Собрать суперконденсатор и выявить экономически выгодные области его применения.

Задачи

1. Ознакомиться с технологиями существующих источников альтернативной энергии и источников, запасающих ее.

2. Изучить современные принципы хранения энергии.

3. Собрать прототип суперконденсатора.

4. Изучить характеристики собранного прототипа (мощность, сила тока, удельная энергия, плотность энергий, КПД зарядки-разрядки).

5. Сопоставить полученные характеристики с характеристиками существующих топливных элементов.

6. Сформулировать идеи об улучшении получившегося элемента удешевления конструкции.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Электроды
  • Диски из углеродного материала
  • Электролит
  • Сепараторы
  • Перчатки
  • Очки
  • Мембрана Nafion 115
  • Шприц
  • Вольтметр

Описание

В ходе исследования была проведена работа в лаборатории, где собиралась

действующая модель. Предварительно были изучены научные работы и статьи по данной тематике. Автор ознакомился с устройством работы различных конденсаторов и топливных элементов, а также изучил принципы работы, механизмы реакций, эксплуатационные характеристики. Далее шла обработка результатов, полученных в лаборатории, и составление диаграммы, отображающей работу ячейки.

Результаты работы / выводы

Итоговым результатом стала сборка суперконденсатора и его положительный тест в ходе зарядно-разрядного испытания.

Перспективы использования результатов работы

В перспективе планируется создание более экологичной конструкции суперконденсатора по сравнению с другими аналогами; увеличение КПД устройства, а также его удешевление за счет использования аналоговых материалов, не уступающих по свойствам исходным.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

МФТИ