Разработка гибридного источника тока для мобильных устройств связи

Министерство образования и науки Республики Казахстан 
Евразийский национальный университет имени Л.H. Гумилева











Досетов Нариман Маратович


Разработка гибридного источника тока для мобильных устройств связи

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
     

Специальность 5В071900 – «Радиотехника, электроника и телекоммуникации»



















Астана 2017

Министерство образования и науки Республики Казахстан
Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева



«Допущен к защите»
Заведующий кафедрой
___________ Сеилов Ш.Ж.
«      » __________ 2017 г.







ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

На тему «Разработка гибридного источника тока для мобильных устройств связи»


по специальности 5В071900 - «Радиотехника, электроника и телекоммуникации»




Выполнил:							    Досетов Н.М.

Научный руководитель:                                        Ногай А.С.
			











Астана 2017
Евразийский национальный университет имени Л.Н.Гумилева

Факультет Физико-технический
Специальность «Радиотехника, электроника и телекоммуникации»
Кафедра Радиотехники, электроники и телекоммуникаций

Утверждаю
Заведующий кафедрой радиотехники,
электроники и телекоммуникаций
к.т.н., д.э.н., профессор Сеилов Ш.Ж.
_______________________
«      »               2017 г.

ЗАДАНИЕ
на выполнение дипломного проекта

Студенту Досетову Н.М. 
4 курс, РЭТ-42, специальность 5В071900 – «Радиотехника, электроника и телекоммуникации», очная форма обучения.

1 Тема проекта: «Разработка гибридного источника тока для мобильных устройств связи» утверждена приказом по университету от 28 ноября 2016 года №1594-n.

2 Срок предварительной сдачи студентом работы – 1 этап 17 декабря 2017 года.
Срок предварительной сдачи студентом работы – 2 этап 22 февраля 2017 года.
Срок предварительной сдачи студентом работы – 3 этап 25 марта 2017 года.
Срок предварительной защиты студентом дипломной работы – 11 мая 2017года.
Срок сдачи дипломной работы на проверку нормоконтроль – 18 мая 2017 года.
Срок сдачи студентом законченной работы на проверку антиплагиат – 19 мая 2017 года.
Срок сдачи студентом законченной работы на кафедру – 19 мая 2017 года.
Срок защиты студентом дипломной работы – 20 июня 2017 года.

3 Исходные данные к работе (законы, литературные источники, лабораторные производственные данные):
   * Нормативно-правовые акты РК в области связи, рекомендации МСЭ-Т;
   * Современные виды накопителей электрической энергии и их применение энергетике ;
   * Оптимальное концентрационное соотношение компонент НКМ для получения максимальной емкости СК;
   * Характеристика помещения по степени опасности поражения током.

4 Перечень вопросов, подлежащих разработке в дипломной работе:
   * Рассмотреть теоретические основы гибридного источника тока на мобильных устройствах;
   * Рассмотреть типы мобильных устройств;
   * Изучить способы аккумулирования энергии;
   * Произвести анализ существующих источников тока и их принцип действия;
   * Привести технико-экономическое обоснование проекта;
   * Привести мероприятия по безопасности жизнедеятельности.

5 Перечень графических материалов:
   * Диаграмма Рагона Для источников тока;
   * Принцип действия аккумуляторной батареи;
   * Диаграмма энергии разомкнутой цепи Описания схемы водного электролита;
   * Модели электрического двойного слоя в позитивно заряженной поверхности 
   *  характеристик основных  материалов в качестве 
   * Вольтфарадные зависимости  на основе НКМ с разл содержанием ТРГ.

6 Перечень  рекомендуемой литературы:
   1.  электроника. - М. : СТА - Пресс,  - (Шифр: П1780/2006/6). -  г. N 6 Деспотули, А. Суперконденсаторы для  (часть 2) / А. Деспотули, А.  - С. 46 - 51.
   2. Кузнецов В., Панькина О.,  Р., Шувалов Е., Востриков И.  с двойным электрическим  (ионисторы): разработка и  Компоненты и технологии.  № 5.
   3. Деспотули А.Л.,  А.В., Веденеев  Аристов В.В.,  П.П. Высокоёмкие  для ультраплотного поверхностного  Нано- и микросистемная  2005. № 3.
   4. Ball R.  see growth as costsbfall..
   5. Pasquier A. Du, Plitz I.,  J., Menocal S., Amatucci G.  and performance of 500F  hybrid advanced  prototypes. J. Power  2003. V. 113. Р. 62.
   6.  C.Y., Zhong S.,  D.H. Ni /Al /Co - substituted ? -  as electrode materials in the  metal hydride  // Journal of Alloys and  2002. V. 330 - 332. P. 802 -  Bern.
   7. Venkat  John W. Weidner,  E. White. Matematical  of the nickel hydroxide  material. // J. Solide  Electrochem.- 2000. - № 4. - P.  .
   8. C. Tessier, C. Faure, L.  - Demourgues, C. Denage, G.  C. Delmas. Electrochemical  of Zinc-Substituted Nickel  // Journal of The Electrochemical  - 2002. - № 149. -  - 1145.
   9. М.А.  В.В. Новодережкин и др.  электрических аккумуляторов", М.,  школа", 1977, 
   10. Method for producing  hydroxide. Заявка  ЕПВ, МПК С01G 53/04 Matsushita  Ind. Co. Ltd.  Kiyoshi, № 00114662.0;  07.07.2000; Опубл.  Приор. 15.07.1999,  (Япония). Англ.
   11.  В. Д. Улучшение электрохимических  гидроксида никеля для  аккумуляторов. // Цв. мет. -  - № 9 - с.27 - 28. - Рус.
   12.  Я. Е. Химические источники  Издательство Саратовского  1984 - 174c.
   13.  А.С. Структура,  частиц и электрохимические  "псевдопростого" гидроксида  синтезированного с добавкой  ТПЖА.563713.010 ПЗ: Дипл.  / ВятГУ, каф ТЭП;  Шишкина С.В.,  В.А., Коваленков  – Киров, 2014. ПЗ 98 с.
   14.  Б. Я., Импульсная полярография, М., 
   15. Брайнина X. 3., Нейман Е. Я.,  реакции в электроаналитической  М., 1982.

7 Консультации по 

Номер, название  главы
Научный  кафедра
Задание 
(подпись)
Задание 
(подпись)
Введение
 А.С


Характеристики и типы  устройств
Ногай А.С


 суперконденсатора на основе 
Ногай А.С


Экономическая 

Абишев М.Д


Безопасность 

Жармакин Б.К


Заключение
 А.С


Норма и контроль
 А.С


         
     8 График выполнения  работы 
         
№
Этапы 
Сроки выполнения  работы
Примечание
1
 темы дипломного 
08.11.2016

2
Сбор  для подготовки дипломной 
15.12.2016

3
 теоретической части  работы
17.01.2017

4
 аналитической части  работы
04.04.2017

5
 расчет
21.04.2017

6
 труда и техника 
28.04.2017

7
Предоставление  работы на предзащиту
117
Согласно графику  РЭТ
8
Предоставление дипломной  на рецензию
22.05.2017

9
 окончательного варианта  работы с отзывом  руководителя и рецензией
7

10
Защита дипломной 
20.05.2017
В соответствии с  ГАК

         
Дата выдачи  18 декабря 2017 .

Научный руководитель					 А.С. 

Задание принял: 				Досетов Н.М.



     
     Б?л тезис жоба?а  ??рыл?ылар?а арнал?ан  к?зін та?дау  м?селе ?аралды.
     Э к?здерін, сипаты мен  ?олданыста?ы т?рлерін  ?олда бар технологияларды  к?зі н?с?алары.  параметрлері.
     Нанокарбон  практикалы? н?тижелерін  ?дістері. бизнес-жоспарды  ж?не дизайн  ж?не ?ауіпсіздік  ескере отырып
     

     
     В данном дипломном  рассмотрены вопрос  источника тока для  устройств.
     Приведен  существующих видов  тока, их особенностей и  Рассмотрены варианты  оптимального источника с  существующих технологий.   расчет параметров.
      метода синтеза  и практические результаты.  бизнес-план проекта и  методы безопасности тельности при проектировании.
     

     
     In this graduation  the question of choosing a  source for mobile  is considered.
     The analysis of  types of current  their features and  features is given. The  of the most optimal  are considered taking  account the existing  The parameters are calculated.
     The  of nanocarbon synthesis and  results are considered. The  plan of the project is  and the methods of safety of  activity during  are given.


СПИСОК 
     
EDLC
Electric  Layer   Capacitor
Э двухслойный         конденсатор
RTE
Round Trip Efficiency 
 оборота энергии
CNT
 nanotube 
Углеродные 
EDCC
Electric   Calendric
Capacitor   
 двухслойный    цилиндрический 
EWCC 
Electric  Capacitor
Электрический  конденсатор
BET  
Brunauer–Emmett–Teller 
Теория полимолекулярной  Брунауэра Эммета 
ХИТ
Химическиеь Источники 
     
ЛИБ
Литий Ионные 
     
ДЭС
Двойной электрический 
     
НУМ
Нанорпористый углеродный 
     

ТРГ
Терморасширенный графит  






















 
     
     
     
     
     


Введение………………………………………………………………………...
10
1
 и типы мобильных 
16
1.1
Обзор мобильных   …………………………………….…..
16
1.2
 к источнику тока для  устройств……………
17
1.3
 аккумулирования энергии 
18
1.3.1
Общее  вопросов и методик  энергии…
18
1.3.2
 аккумулирование энергии.
20
1.3.3
Рассмотрение  Рагона и суперконденсаторов……….….
20
2
 существующих источников  и принцип действия….
24
2.1
 двухслойный конденсатор. ()……………
27
2.2
Развитие  материалов для аккумулирования
30
2.3
Углеродистые материалы для  батарей……………..
31
2.4
 в качестве материала для ……………
32
2.5
Гибридный  …………………………………….….
33
3
Разработка  на основе углерода
35
3.1
Типы электрических  суперконденсаторов……………..
35
3.2
 зависимости электрохимических  СК на                 основе смеси  углерода и термически  графита от концентрации  указанной смеси
50
4
Обоснование экономической  дипломного проекта………………………….…………………………………….…
57
4.1
 трудоемкости выполнения НИР
58
4.2
Расчет затрат на  НИР…………………………………….
58
4.3
Определение  цены НИР…………………….
63
4.4
Оценка  социально  —  ческих  результатов   НИР………………………………………………………………………
63
5
Безопасность ………………………………….….
65
5.1
Меры  при работе с высокими ………
67
5.2
Электробезопасность…………………………………………………..
68
5.3
 одиночного заземления
69
5.4
Пожарная профилактика.…
71
Заключение………………………………………………………..………….....
73
 использованной литературы
76
Приложение……………………………………………………………………..
79












     Актуальность дипломного . Продление срока  батарей – основная  всех производителей  электроники, от сотовых  до портативных компьютеров.  несмотря на добавление  источников, солнечных  химических элементов,  дороговизны и громоздкости  решений достичь  успехов пока не  
     Самыми популярными  для портативных устройств  сегодня литиевые и  батареи. Начало  использованию литиевых  положила технология,  компанией Sony в  году. С тех пор данная  завоевала популярность и  активно применяться в  цифровых камерах и  телефонах. Компактные  малый вес и большая  – эти достоинства позволяют  осваивать всё новые 
     Однако литиевые  весьма недешевы, так как  дорогой компонент –  Кроме того,  батареи больших  могут быть  опасны из-за  перегрева. Одним из  источников питания для  устройств может  аккумулятор на основе  так называемый суперконденсатор.
      источника тока на  суперконденсатора, как одного из  направлений, рассмотрена в  работе.
     Энергия  в движение развитие  и людей с самого  созидания. Однако,  цивилизация наряду с  революцией быстро  потребление не возобновляемой  ископаемого топлива и  к серьезному выбросу  газа экологическое  
     С точки зрения эн нетрадиционных  появится много , таких как биологическое  гидроэнергия, энергия  геотермальная  и так далее. Геотермальная  добывается из теплоты  которая чиста и  Однако, это не практично,  геотермальную  где угодно, и не может  проигнорирована потенциальная  выбросов. Ветряная и  играют критически  роль в мире в  коммерческого использования 
     Ожидается, что энергия  будет составлять  абсолютный прирост в  выработке, 40,0 % роста в  выработке с 2013 до  перемещая гидроэнергетику и  наибольшим источником ляемой выработки к . Однако, строительство   дорого и зависит от  со специальными геологическими и  условиями.
     Биомасса и  топливо – потенциальный  произвести высококачественную ю, например, спирт,  из возобновляемых источников, о обработка биомассы  и неэффективна. Кроме  из-за низкого  КПД Коэффициент полезного , биологическое топливо  должно смешиваться с  топливом, чтобы  энергией машины  образом, которые  намного больше  чтобы сделать ту же  работу как при использование  топлив, и это также  собственные проблемы  окружающей среды. 
      на все упомянутые выше  ресурсы, изменчивость  источников привела к  относительно надежности  энергии. Поскольку  не светит в течение  и ветер не постоянен в  местоположении, имеется  необходимость к расширению рования энергии как  компонента будущих  энергии. Однако, эта  характеризованная "потребность" в  энергии от источников  энергии является  сложным вопросом, не  имеющим технически  сложности, индустриального  обращения энергии, но  и экономическую и политическую .
     Количество накопления или  другой вид используемой  зависит от затрат и  каждой концепции  других вариантов.
      устройства охватывают все  сфер деятельности  растет их функциональность и,  растут требования к  питания. 
     Источники  – капиталоемкая индустрия с  где по прогнозам только в США  составит – $4,8  к 2020 году,  чем $4,1 миллиардов в  Литий-ионные перезаряжающиеся  будет иметь  большой рост, с  Annual Growth  (CAGR) – Составным  темпом роста  12 %, и превосходить щелочные  батареи, как главный  аккумуляторов бытовой  на данный момент
      источники питания  быть стремительно  частью рынка,  с ростом рынка  устройств. 
     Несмотря на  масштабы электрификации во  мире, роль Х источников тока  в нашей жизни не  не ослабевает, но и усиливается с  годом. Это связано с  важным свойством, как  то есть отсутствует  в протягивании проводов, как это д в случае электростанций.  ХИТ широко используют для  самых разнообразных  объектов.. 
     Разработка  экологически чистых  аккумулирования энергии  одной из актуальнейших  стоящих перед  и в данной работе дан  как существующих широко  источников питания, но и  вопрос разработки  источника тока на  так называемых гибридных  которые  вполне  составить серьезную  литиевым аккумуляторам.  тип конденсаторов известен в  источниках также под  суперконденсатор, или . 
     Суперконденсаторы получили  применение в транспортной  (рекуперация торможения,  запуск двигателя,  стабилизация системы),  (автопогрузчики, лифты), а  потребительской электронике  телефоны, компьютерные  Современные суперконденсаторы  обладать высоким  службы – порядка  циклов, что соответствует от 5 до 20 лет  в зависимости от степени  малой себестоимостью при  на один цикл  – как энергии, так и мощности;  работать в критических  как высокая амплитуда  перепады напряжения,  температурные условия 
     Особенностью Electric  Layer Capacitor () - Электрический двухслойный  – является высокая  конденсатора с емкостными  гораздо выше, чем  конденсаторы, но с более  пределами напряжения,  между электролитическими  и аккумуляторными батареями. 
      обычно хранят в 10, 100 раз  энергии на единицу объема или массы, чем электролитические конденсаторы,  заряжаться и разряжаться  быстрее, чем батареи, и  гораздо больше  зарядки и разрядки, чем аккумуляторные батареи.
     В  время суперконденсатор  в устройствах, требующих  циклов быстрого  а не долгосрочного компактного  энергии. В электромобилях,  поездах, кранах и  они используются в качестве рекуперативного торможения  кратковременного хранения  при обрыве подачи  Миниатюрные блоки  в качестве резервной  памяти для статической оперативной памяти.
     Научная  дипломного проекта  в том что будет осуществляться  конденсатора и химической  так называемый гибридный , способен совместить  двух технологий и в  итоге полностью  литий-ионный аккумуляторы, как  тока мобильных  в виду очевидных  где зарядка будет  в сотни раз быстрее, а  циклов заряда и  будет на порядки  вкупе с большей  подобных гибридных 
     Оценка современного  решаемой научной  До настоящего времени  использования гибридных  на основе EDLC в  устройствах были  с размерами и дороговизной  тиражирования подобных 
     Цели данной  состоит в разработке  источника тока на  устройствах. В связи с  поставлены следующие :
     – рассмотреть типы  устройств;
     –  изучить с аккумулирования энергии;
     –  анализ существующих  тока и их принцип 
     – произвести расчет  на основе углерода;
     –  технико-экономическое обоснование 
     – привести мероприятия по  жизнедеятельности.
    Предметом  является совокупность  методологических, практических и  аспектов развития  аккумуляторов.
     Теоретической  дипломной проекта  направления научных  ведущих мировых  в области нанотехнологий , таких как Кузнецов В.,  О., Мачковская Р., Шувалов Е,  И. [3], Pasquier A. Du, Plitz I.,  J., Menocal S., Amatucci G.   М.А. Дасоян,  Новодережкин [12], а также  других авторов по  тематике.
     Методологическую  дипломной проекта  научно-исследовательские и практические  таких авторов, как  B.E. Transition from "" to "Battery" behavior in  Energy Storage // J. . Soc. 1991. , Вольфкович Ю.М.,  Т.М. Электрохимические  // Электрохимическая энергетика.  Т.1 №4 Гинделис Я. Е. Химические  тока.: Издательство  университета, 1984.
      база выполнения  проекта – научно-исследовательские и  лаборатории при кафедре  электроники и телекоммуникаций  Национального Университета им.  Гумилева.
     Дипломный  состоит из введения,  части заключения,  использованной литературы,  аббревиатуры. Основной  дипломной работы  из 5 глав.
     Объем го проекта: введение – 5  основная часть – 66  заключение – 4 страницы,  использованной литературы – 44,  – 2.
     Введение включает в  обоснование актуальности  дипломного проекта,  современного состояния  научной проблемы,  значимость, исследовательскую  цель, основные  объект, теоретическую и  основы дипломного  и практическую базу  дипломного проекта.  подробно  указана  и объем дипломного .
     Основная часть  из 5 глав, в которых  данные, отражающие  содержание, методику и  результаты выполненной 
     В дипломном проекте  было  media  подробное  интерфейсы  и выбор  протяженностью  тока для мобильных  на основе суперконденсатора.
     В  главе дан обзор  устройствам, их характеристикам и  к источнику тока.  дан обзор существующих  аккумулирования энергии и  типов источников  на основе диаграммы  До настоящего времени  использования гибридных  на основе EDLC в  устройствах были  с размерами и дороговизной  тиражирования подобных 
     Характеристики таких  тока, определяются  окисноникелевого электрода, и  характеристиками гидроксида  Условия работы  (быстрый заряд-разряд)  специальные требования к  веществу фарадеевского 
     Во второй главе дан  источникам питания и  принципы действия, а  обоснование выбору  как источника тока для  устройств. Рассмотрены  батареи. Батарея –  или более электрически  электрохимических ячеек,  выводы/контакты, чтобы  электроэнергию. Аккумулятор –  или комплект пластин  полярности ячеек для  электроэнергии, в которой  будучи разряженной,  быть возвращена к ее  заряженному состоянию  током, текущим в  против потока  когда ячейка  разряжена. Рассмотрены  материалы для аккумулирования  карбон в качестве  для суперконденсаторов.
     Третья  посвящена разработке  Кроме того  внимание уделено  как материалу альтернативного  тока.
     Электрические  конденсаторного типа  разделить на 2 группы: д импульсные конденсаторы  принцип действия  основан на использовании  двойного электрического  образующегося на границе 
«Ионисторы» или «импульсные  представляющие собой  конденсатора и аккумулятора
     В  главе сделано  обоснование проекта. 
 численность работников для  лабораторных работ по  нанопористого углерода
     В  главе рассмотрены  по безопасности жизнедеятельности.  анализ помещения,  методы создания  условий труда  на рабочем месте.
     В  описываются основные  по проведенному дипломному  оценка полноты  поставленных задач,  предложения и рекомендации по  объекту исследования.
      использованной литературы  перечень из 30 научных,  периодических, законодательно–нормативных,  электронных источников,  при написании дипломной 
     В приложении включены  которые связаны с  дипломного исследования, но не  отражения в основной  Приложение А Сравнение  основных углеродистых  в качестве супреконденсаторов.  Б Сравнение С(V)  для суперконденсаторов с одинаковыми  но тремя различными  водными, органическими и  жидкостью


     1 ХАРАКТЕРИСТИКИ И  МОБИЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
     
     1.1  мобильных устройств
     У  устройств есть ряд  характеристик:
   * Wi-Fi или сотовый  к Интернету
   * Батарея,  приводит устройство в  в течение нескольких 
   * Кнопочная или сенсорная  для того, чтобы  информацию
   * Размер и  который позволяет  переноситься в одной  и управляться другой 
   * Интерфейс сенсорного  практически во всех 
   * Способность загрузить  из Интернета, включая  и книги
   * Беспроводной  данными
     Наиболее  устройствами являются  Смартфоны – усовершенствованные  традиционных сотовых  в которых у них есть те же  особенности, как и у сотовых 
     Такие, как способность  и получить телефонный  текстовые сообщения, и  почта, но они могут  использоваться, чтобы  Интернет, послать и  электронную почту,  в социальных СМИ и делать  онлайн. Они также  загрузить приложения из  используя сотовые  или подключение Wireless  (Wi-Fi) – Беспроводная точность,  расширить способности 
     Планшеты портативны, как  но они работают в несколько  режиме. Вместо  чтобы выполнять  задачи ноутбука  приложения настольного  они выполняют приложения,  определенно для планшетов.  данных мобильных  подобно, но отличается от  ноутбука. Планшеты  широкий разброс  от немного большего, чем  до размера небольшого 
     Несмотря на возможность  программы отдельной  планшеты идут с  экранными клавиатурами для  и ввода информации. Они  интерфейсы сенсорного 
     Электронные книги –  планшеты, которые  для того, чтобы  цифровые книги.  книги могут  куплены или загружены  онлайн. 
     Некоторые  аудиоплейеры имеют  к Интернету и могут  приложения, чтобы  пользовательский интерфейс.  из известных примеров  от Apple – iPhone без  Карманные компьютеры, как  устройства, используемые  время теряют  с распространением смартфонов, но  решений не сдает  предполагая доступ (Wi-Fi) в  с повышенными прочностными  что делает их полезными для  сил и людей, которые  в сложных условиях.
      включают оцифровку текстов,  и получение счетов – фактур, управление активами, цифровые  С 2009 годе  в области мобильных совместной работы систем  использование  устройств, которые  в себе видео,  возможности для того,  вести конференц-связь в  реального времени,  от своего местоположения.  компьютеры доступны в  форм – факторах.  могут смотреть телевизор через Интернет с помощью Internet Protocol Television (IPTV) –  по протоколу интернета на  мобильных устройствах.  телевизионные приемники существовали с 1960 – х  а в 21 веке поставщики  телефонов начали  телевидение доступно на  телефонах. 
     С 2010 , мобильные устройства  создавать, синхронизировать и обмениваться  информацией, несмотря на  или технические хара мобильных устройств. В  медицины, мобильные  быстро становятся ыми инструментами для доступа к кли информации, таким как  препараты, лечение,  диагностика. В армии,  устройства, создали  возможности для вооруженных сил для  обучения и учебных  для военнослужащих,  от того, где они размещены. 
     
     1.2  к источнику тока  устройств.
     
     Исходя из  свойств мобильного  как размер, вес и способность ав работы батарея  аккумулятор, является  из самых важных  конструкции.
     Источник  мобильного устройства  одновременно быть  емким, быстро  долговечным, безопасным и в  время тиражируемым.
      батарея, аккумулятор ,  элемент или аккумулятор пр собой тип электрического аккумулятора, который  заряжаться, разряжаясь под в , и заряжаться много  в то время как не перезаряжаемая или обычная батарея  полностью заряженной и  за один цикл.
      состоит из одной или  электрохимических ячеек. Термин «аккумулятор»  так как он накапливает и хранит энергию через обратимую  реакцию.  батареи выпускаются в  разных форм и  начиная от мини ячеек до мегаватт  подключенных к стабилизации в электрической распределительной сети. Несколько  комбинаций  материалов и электролитов используются, в том  свинцово-кислотных, никель – кадмиевые (NiCd), никель – металл – гидрид (NiMH), литий – ионные  и литий – ионного полимера (литий-ионный полимер). 
     ые батареи, как правило,  стоят дороже, но  гораздо более  совокупную стоимость владения и воздействие на окружающую среду.
     
     1.3 Способы аккумулирования 
     
     1.3.1 Общее описание  и методов аккумулирования 
     
     Под аккумулированием, то есть плением, энергии  отдача какого-либо  энергии в устройство, а  в накопитель энергии, для  чтобы эту энергию  в удобное для потребления  снова в том же или в преобразованном  получить назад.
     Для  были разработаны  накопители, такие как  устройства  энергии включая  батареи свинцовых  литиевые батареи, и так , механические устр аккумулирования энергии как  сжатый воздух, и  химические устройства  так же как водород, метан,  топливо, и тому 
     У механических устройств  энергии есть  электрический потенциал в  поскольку они являются  и длительными. Аккумулирование  сжатого воздуха  Air Energy Storage () – Хранение энергии  воздуха накапливает  в форме сжатого  в подземных резервуарах, и  позже снабжает  сети через  процесс. Воздух  в подземных резервуарах,  облегчают накопление , энергия сжатого  высвобождается, чтобы  в комплексе турбинной  вращающей электрический  У устройств CAES КПД ) ~85 %, и ожидаемый срок  20-40 лет, что  их подходящим выбором для  аккумулирования.
     Round  Efficiency (RTE) – Эффективность  энергии, отношение  вносимой в (МВтч) к  извлекаемой из хранилища (в  представляет собой  оборота энергии  называемую КПД AC/AC),  в процентах (%).
      очевидно, критический  полезности технологии  Чем выше эффективность RTE, тем  энергии мы теряем  хранения, тем эффективнее  в целом. Инженеры ых систем хотели бы  80% эффективность обратного  в системах хранения  когда это вообще 
     Ровно так же RTE и жизненный  высок и для других  устройств аккумулирования , таких как аккумулирование  маховика и гравитационное  потенциальной энергии,  75 %, 40-60 лет и 95 % 15 лет. 
         
      1 – Технологии аккумулирования
         
 аккумулирования
RTE
Гидро
От 65% в  установках до 75 – 80% для современных 
Маховики
80 – 90%
Аккумуляторы и  устройства
75% – 90%
Электротермический 
65% – 75%
Сжатый воздух 
65 – 75%

     Как показано в Таблице 1, у  концепций аккумулирования  обычно есть большие  недостатки, долгое  строительства (8-12  высокая инвестиционная ь ($1000–2000 /  
         
     Таблица 2: Технологии а энергии: Данные к затрат.
Технология 
$\kW+
$\kWh*x
H=
 $\kW
Сжатый 

Большие (110 
390
1
10
40 0
Малые (50 МВт)
530
2
10
550


Конвенциональные (1000 
1100
10
10
1200
 (2000 МВт)

50
10
1700
Батареи  (100МВт)

Свинцово – 
120
170
2
460
Литий-ионные
120
100
2
320
Суперконденсаторные  МВт)
120
250
2
720
Супермаховик  МВт)
150
300
2
750

         
     Концепции  аккумулирования энергии,  как водородное накопление,  интерес к изучению как  альтернативная форма  энергии вследствие с  плотности энергии. 0 MДж/кг у водородного  энергии - самая  плотность энергии  топлив (в три раза  чем у бензина). Тем не менее, 0, MДж/л у газообразного водорода  и самая низкая  плотность энергии  чем в 3000 раз меньшая чем у а), и это крайне взрывоопасно в  с воздухом. 
     
     1.3.2 Электрохимическое а энергии
     
     Из приведенного  Таблицы 1. и Таблицы 2, у  системы аккумулирования  должны быть  плотность энергии,  конверсионный КПД,  производство и низкая  в максимально возможной  Основанное на этих  электрохимическое аккумулирование  является установленным,  методом для того,  улучшить надежность и  использование всей  (выработка, передача, и ие), электрохимическое  энергии обычно  батареи и электрохимические , которые портативны и  дружественны, позволяя их  использовать в портативной  электрических транспортных  и других устройствах.
         
     ица 3 – Аккумуляторные станции:  и особенности.
         
Накопитель 
Эффективность
Мощность

Технология
Накопление

КПД
МВт
Время (год)
 воздух
\
28
82
50-220

Гидроаккумулятор
75
26
75
1000-2000

Батарея\конденсатор
75
26
75
1-1000
1-2

70
24
70
0.1-1.0
1-2
Суперконденсатор
91
31
91

1-8
         
     1.3.3 Диаграмма Рагона и 
      
     В качестве сравнения  различных энергетических  устройств используется  Рагона. На такой диаграммеудельной энергии (в Вт ч / кг ) нанесено в сравнении с удельной мощностью (в Вт /  оси являются  логарифмическими , что  сравнивать производительность  различных устройств  чрезвычайно высокой и  низкой мощности).
      Рагона была  использована для сравнения  батарей. Тем не менее, она пригодна для  любой энергии  устройства, как показано на  ниже.
     Концептуально,  ось описывает, сколько энергии  в наличии, в то время как  ось показывает,  быстро энергия  быть доставлена,  известно как мощность на  массы.
     Точка на  Рагона, таким  представляет собой чество времени, в  которого энергия (в  на Y-оси может  доставлен в силе (в  на Х-оси, а время (в  дается как соотношение  энергией и плотностью 
         
     
         
     Рисунок 1 – Диаграмма  для источников тока
         
      кривые ISO в диаграмме Ragone  прямыми линиями с наклоном . Например,  небольшой лампочки  потребовать небольшое  мощности, но мощность  доставляться достаточно  и управлять фонарем несколько минут или  использования.
     И наоборот, электронный переключатель внутри компьютера может овать очень  энергии для запуска, но она  быть доставлена  быстро, чтобы  операцию в считанные микросекунды два типа нагрузок  представлены на против углах диаграммы .
         
     
         
     {\ Displaystyle {\ текст  энергия}} = {\ гидроразрыва {V \ раз I \ т  {м}}}
     {\ Displaystyle {\  {удельная мощность}} = {\  {V \ раз I} {м}}}
где
V – напряжение (В), 
I – электрический токт раз (а) 
M – Масса (кг)
         
       энергии представляет  сумму энергии,  могла быть  в материале за массу/объем, в то время как  отдачи в активной  показывает, как быстро  зарядиться/разрядить устройство.  которые работают на  окислительно-восстановительных  между их катодами и  предлагают плотность  энергии, но низкую  отдачи энергии в  зоне. Конденсаторы, с другой  которые работают на  заряда на параллельных  отделенных диэлектриками,  предлагают намного  высокую плотность  энергии в активной  но намного более  плотность энергии. В  срока эксплуатации  показывают гораздо  длительные сроки  (например,> 1 000 000 циклов) чем  (например, 1000  
     Электрохимические конденсаторы,  названные суперконденсаторами,  промежуточное звено  накопления двойной  слоя или псевдоемкости, и  к электрический двухслойным  (EDLC) и псевдоконденсатор,  Как показано в Таблице 4, с могут поставить по  мере в 1 000 раз больше  чем диэлектрические конденсаторы и в 10 раз  мощности чем батареи.  того, они часто показывают  количество циклов,  более чем 500 000 зарядов/
      Такая превосходная  является существенной для  включений, где требуется  зарядка и количества . Типичные включения  восстановление энергии,  энергии от неустойчивых  энергии, резервирование , мощной нагрузки и  бесперебойного питания.
         
     Таб 4 – Свойства суперконденсаторов
         

Литий-ионные батареи

Время зарядки
3-5 
1 сек.
Время 
3-5 мин.
1 сек.
 циклов
Менее 
Более 500 000
Удельная  (Вт.ч/кг)
70-100

 мощность (кВТ.кг)


Эффективность цикла (%)

75-95
Стоимсоть ВТч
$ 1-2
$ 
Стоимость Квт
$ 75-150
$ 
         
     Рассматривая вышеупомянутые  и экономические коэффициенты  накопления энергии и  для различных мобильных , анализ выбора для  источника питания  включать нижеприведенные .


     2 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ  ПИТАНИЯ И ПРИНЦИП 
     
     Батарея – одна или  электрически связанных  ячеек, имеющих  чтобы поставлять  Аккумулятор – ячейка или  пластин одной  ячеек для выработки  в которой ячейка,  разряженной, может  возвращена к ее оригинальному  состоянию электрическим  текущим в направлении  потока тока,  ячейка была ра Другие названия для  типа батареи –  батарея или аккумулятор.  аккумуляторы обычно  в разряженном режиме, они  быть заряжены   чем они смогут подвергнуться  в процессе подключения к 
         
     
         
     Рисунок 2 – Принцип  аккумуляторной батареи
         
     Как  на Рисунке 2, с точки  химии, процесс  в батарее – электрохимический  реакция. Во время  преобразования химической  в электроэнергию анод  чтобы разомкнуть  во внешнюю цепь.  электроны транспортируются к  имеет место  реакция, и электроны от  цепи потребляются. В то же  время, во внутренней  анионы двигаются к у и катионы к катоду.  образом, энергия,  из химической реакции,  быть преобразована в  так называемый процесс  
     Во время процесса ения электроэнергии в  энергию окислительно-восстановительной  текущий процесс  имеет реверсное  которое восполняет  от разряженного до его оригинального  состояния, так называемого  заряда. Здесь  типичная обратимую , чтобы проиллюстрировать  детальный процесс. 
     В  анода батареи  (C) и литиевая окись  (LiCoO2) в качестве а. Реакция разряда  быть описана  образом:
     Отрицательный  анодная реакция  выработка электронов)
         
     LixC6xLi + + C + 
         
     Электрод положительной  катодная реакция  выгода электронов)
         
     Li1-xCoO2 + xLi +  - LiCoO2
         
     Полная  процесса разряда  быть выражена как
         
     LixC6 + Li1-xCoO2 C + 2
         
     В течение заряда  связана с источником  постоянного тока и  как электрохимической реакции.  что анод – электрод, где  окисление и катод где  место уменьшение,  положительного заряда  анодом, а отрицательного –  Точно так же реакция  может быть  следующим образом:
         
      электрод: катодная  
         
     xLi + + C + электронный- LixC6
         
     Электрод  величины: анодная  (окисление, выработка 
         
     LiCoO2? Li1-xCoO2 + xLi + + ксенон -
         
      реакция процесса  может быть  как:
         
     C + LiCoO2 LixC6 + Li1-xCoO2
         
      электричества или емкость  определены количеством  материалов в электроде. Это  как полное количество  произведенного в электрохимической  и определено с точки  Кулона или ампер-часов.  способность батареи,  только на активных  участвующих в электрохимической  вычислена от эквивалентного  реагентов, где один  грамму вес – атомная или  масса активного  в граммах, разделенных на  электронов, вовлеченных в  
     Точно так же удельная  основанная на объеме,  быть вычислена с  соответствующие данных для  на кубический сантиметр.  энергия (E) ячейки  быть вычислена,  и напряжение и количество  в рассмотрение, используя  уравнение (1):
         
     E (Wh/g) = U (V) ?C (Ах) (1)
         
      напряжение ячейки  электрические потенциалов 
     Электродами. Если  ток разряда выразить как I,
     
     Т удельная мощность (P)  может быть оценена  (2):
         
     P (W/g) = U (V) ?I (A/g) (2)
         
     
         
     Рисунок 3 – Диаграмма  разомкнутой цепи  схемы водного 
         
     Перезаряжаемые батареи  быть разделены на  категории согласно их  эл.......................