Siêu tụ điện đã xuất hiện từ lâu trên các phương tiện điện khí hóa. Mặc dù đơn giản, việc sử dụng chúng trong sản xuất vẫn còn hạn chế, một ví dụ điển hình là Lamborghini Sian. Siêu xe Italy sử dụng siêu tụ điện mạnh gấp ba lần so với pin cùng trọng lượng.
Giờ đây, Allotrope Energy tại Basingstoke, Anh, cho biết họ đã phát triển một loại siêu tụ điện mới nhỏ hơn và nhẹ hơn với mật độ năng lượng gấp đôi so với các thiết bị hiện có. Siêu tụ điện Lignavolt mới của hãng có thể lưu trữ gấp đôi điện năng trên cùng một khối lượng so với công nghệ hiện nay, từ 7-8 wh/kg lên 14-15 kw/kg, với chi phí được cho là khiêm tốn.
Tụ điện là thiết bị lưu trữ điện xuất hiện trong hầu hết các sản phẩm điện. Giống như pin, chúng lưu trữ và giải phóng điện, nhưng có một vài điểm khác biệt chính. Tụ điện bao gồm hai điện cực được ngăn cách bởi một lớp cách điện, và khi được kết nối với điện áp, điện tích sẽ tích tụ trên hai bản cực. Không giống như pin, không có phản ứng hóa học nào diễn ra, do đó tụ điện sạc và xả nhanh hơn nhiều.
Siêu tụ điện của Allotrope, với một chiếc nặng khoảng 4 kg có thể tăng gấp đôi công suất của một chiếc SUV gia đình cỡ trung bình. Ảnh: Allotrope
Bí mật đằng sau tụ điện hai lớp điện mới của Allotrope nằm ở việc sử dụng vật liệu được sản xuất bền vững, có nguồn gốc lignin được sản xuất từ bột gỗ, một sản phẩm thải ra từ ngành công nghiệp giấy.
Nhược điểm của tụ điện là mật độ năng lượng thấp hơn nhiều. Trong khi pin có thể lưu trữ một lượng lớn năng lượng, thì tụ điện mất điện rất nhanh khi được kết nối với tải điện (chẳng hạn như động cơ hoặc các thiết bị điện khác). Siêu tụ điện chính là phiên bản lớn hơn và mạnh hơn nhiều so với các linh kiện nhỏ được tìm thấy trong thiết bị điện tử tiêu dùng.
Khi Honda ra mắt mẫu FCX FCEV năm 2008, năng lượng điện từ sự kết hợp giữa hệ thống pin nhiên liệu và phanh tái tạo được lưu trữ trong các siêu tụ điện. Tuy nhiên, với nguồn lực khổng lồ được đổ vào công nghệ pin cho cả xe điện điện áp cao và xe hybrid cũng như xe hybrid nhẹ 48 V, pin đã trở thành trọng tâm trong quá trình điện khí hóa ôtô.
Lamborghini Sian - siêu xe dùng siêu tụ điện. Ảnh: Autotrader
Nhưng xét về mặt khái niệm, lợi ích của siêu tụ điện vẫn không mất đi khi sử dụng trên xe hybrid, nơi động cơ và nhiên liệu cung cấp phạm vi hoạt động, để lại pin hoặc siêu tụ điện lưu trữ năng lượng phanh tái tạo cho những cú tăng tốc đột ngột.
Allotrope cho biết việc thu thập 100% năng lượng tái tạo ngay cả trong quá trình phanh vừa phải sẽ đòi hỏi một pin lithium-ion lớn đến mức không thực tế về mặt vật lý và quá tốn kém. Ngược lại, thiết bị của họ có thể cung cấp 75 mã lực từ một siêu tụ điện nặng 1 kg, tức là gấp 50 lần so với pin lithium-ion tương đương.
Ý tưởng là khả năng tăng tốc của hệ thống truyền động hybrid có thể đến từ môtơ điện, cho phép giảm kích thước của động cơ đốt trong, từ đó cắt giảm lượng khí thải và mức tiêu thụ.
Theo Allotrope, điểm mấu chốt là việc tăng gấp đôi công suất của một chiếc SUV gia đình cỡ trung bình sẽ chỉ cần một siêu tụ điện có trọng lượng không quá 4 kg.
Mỹ Anh (theo Autocar)
Cập nhật tin tức công nghệ mới nhất tại fanpage Công nghệ & Cuộc sống