Батарея стала частиною конструкції: крило літачка одночасно зберігає енергію і тримає навантаження
Інженери UC San Diego інтегрували structural supercapacitors у крила малого планера, де вони одночасно забезпечували жорсткість і живили апарат.
Структурний накопичувач змінює саму бухгалтерію маси. У звичайному літальному апараті крило несе батарею, а батарея не допомагає крилу нести навантаження. Якщо один laminate виконує обидві функції, енергетичний пристрій перестає бути пасажиром і стає частиною силової схеми.
Де structural storage може працювати першим
Конструкцію можна розібрати, а її компоненти повторно використати для нових суперконденсаторів. Це поєднує енергозберігання з механічною функцією та циркулярним дизайном.
Суперконденсатор добре переносить багато циклів і швидко віддає потужність, але має нижчу specific energy, ніж Li-ion. Тому перші реалістичні системи можуть комбінувати структурний supercapacitor для пікових навантажень із невеликою звичайною батареєю для довгої роботи. Такий hybrid підхід дозволяє використати сильні сторони обох технологій.
Практичний сенс і наступні кроки
Підхід може зменшувати «мертву» масу в дронах, електромобілях, роботах та інших системах, де кожен елемент конструкції бажано змусити виконувати кілька функцій.
Розбірність особливо важлива для композитів, які сьогодні важко переробляти через міцні клеї та змішані матеріали. Якщо structural storage можна роз’єднати без руйнування компонентів, ремонт і рециклінг стають частиною дизайну. Це може виявитися не менш цінним, ніж сама економія маси.
Суперконденсатори поступаються літій-іонним батареям за енергією на масу, тому потрібен баланс між міцністю, ємністю, безпекою та ремонтопридатністю.
У structural supercapacitor механічна тріщина одночасно може стати електричною несправністю, тому діагностика повинна враховувати обидві ролі матеріалу. Це нова задача для safety engineering. Можливо, майбутні конструкції отримають вбудований self-monitoring, який відстежуватиме і stiffness, і capacitance протягом ресурсу.
Окремою метрикою для цієї розробки стане спільний механічно-електричний ресурс. Саме її варто порівнювати між наступними поколіннями прототипів, бо вона покаже, чи зберігається перевага після переходу від одиничного експерименту до тривалої роботи в системі з реальними зовнішніми навантаженнями.
