Потенциальная энергия – это накопленная энергия, которой обладает объект благодаря своему положению или состоянию. Она может быть высвобождена и преобразована в другой вид энергии.
ВИДЫ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ
Гравитационная. Гидроаккумулятивные электростанции, системы подвижных грузов.
Эластичная. Бантик, пружина, завинчивающиеся часы.
Электростатическая. Конденсаторы используются в электронике.
Атомная Электростанция. Атомные ядра на Солнце и ядерное топливо.
Химическая. Ископаемое топливо (нефть, газ, уголь), различные аккумуляторы.
КАК МЫ ХРАНИМ ПОТЕНЦИАЛЬНУЮ ЭНЕРГИЮ?
ВЧЕРА
- ПРУЖИНЫ, которые затягиваются при завинчивании, обеспечивают работу карманных часов.
- Вода, хранящаяся в плотинах, превращается в ВОДЯНЫЕ МЕЛЬНИЦЫ.
CЕГОДНЯ
- ГИДРОАККУМУЛИРУЮЩИЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ действуют как гигантские батареи: они соответствуют спросу и предложению электроэнергии на рынке электроэнергии.
- ЛИТИЙ-ИОННЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ, используемые в портативных устройствах, заряжаются от сети.
- ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОНДЕНСАТОРЫ используются в устройствах для накопления электрического заряда.
ЗАВТРА
- При избытке электроэнергии бетонные блоки поднимаются краном в ПОДЪЕМНЫХ СИСТЕМАХ. Когда энергии не хватает, блоки опускаются, превращая их потенциальную энергию в электричество.
- Эффективные ТЕХНОЛОГИИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ И ХРАНЕНИЯ ВОДОРОДА проложат путь к экологичному транспорту и промышленности.
- СУПЕРКОНДЕНСАТОРЫ смогут заменить химические батареи по мере увеличения количества хранимой ими энергии.
ХРАНЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
Конденсаторы и суперконденсаторы хранят электрическую энергию в виде положительных и отрицательных носителей заряда.
А в батареях электрическая энергия запасается путем преобразования ее в химическую потенциальную энергию.
ЧТО ТАКОЕ БАТАРЕЯ?
Батареи используют различные химические реакции для хранения электроэнергии.
Аккумуляторы сконструированы таким образом, что электроны, испускаемые материалом во время химической реакции, создают ток, проходя через внешнюю цепь и высвобождая накопленную электрохимическую энергию.
Когда батарея подключена, электрический ток течет от положительно заряженного катода к отрицательно заряженному аноду.
Анод и катод помещены в электролит, содержащий множество свободных электрических частиц (ионов), несущих электрический заряд.
В аккумуляторе большей емкости больше ионов может быть освобождено от удерживающих их химических связей и перемещено между анодом и катодом.
ОДНОРАЗОВЫЕ И ПЕРЕЗАРЯЖАЕМЫЕ БАТАРЕИ
Одноразовые батареи изготовлены из материалов, которые создают химический потенциал между катодом и анодом.
При использовании батареи происходят химические реакции, при этом химический потенциал снижается. Выбрасывание использованной батареи загрязняет окружающую среду.
ЧТО ТАКОЕ БАТАРЕЯ?
Батареи используют различные химические реакции для хранения электроэнергии.
Аккумуляторы сконструированы таким образом, что электроны, испускаемые материалом во время химической реакции, создают ток, проходя через внешнюю цепь и высвобождая накопленную электрохимическую энергию.
Когда батарея подключена, электрический ток течет от положительно заряженного катода к отрицательно заряженному аноду.
Анод и катод помещены в электролит, содержащий множество свободных электрических частиц (ионов), несущих электрический заряд.
В аккумуляторе большей емкости больше ионов может быть освобождено от удерживающих их химических связей и перемещено между анодом и катодом.
ОДНОРАЗОВЫЕ И ПЕРЕЗАРЯЖАЕМЫЕ БАТАРЕИ
Одноразовые батареи изготовлены из материалов, которые создают химический потенциал между катодом и анодом. При использовании батареи происходят химические реакции, при этом химический потенциал снижается. Выбрасывание использованной батареи загрязняет окружающую среду.
Аккумуляторы или аккумуляторы можно многократно перезаряжать, поскольку химические реакции в них можно обратить (вернуть в исходное состояние) с помощью внешнего источника электроэнергии.
ЧТО ТАКОЕ КОНДЕНСАТОР?
Конденсатор накапливает электрические заряды противоположного знака в металлических электродах, которые разделены материалом, не проводящим электричество – диэлектриком.
Заряд накапливается в электродах за счет электрического поля, образующегося в диэлектрике, и при разряде накопленные носители заряда вытекают наружу в виде электрического тока.
В конденсаторе не происходит никаких химических реакций.
Конденсатор с более высокой электрической емкостью может накапливать больший электрический заряд или поддерживать более сильное электрическое поле в диэлектрике.
ЧТО ТАКОЕ СУПЕРКОНДЕНСАТОР?
Это конденсатор с улучшенной структурой, похожий на аккумулятор.
В нем электролит разделен неэлектропроводным материалом, называемым сепаратором.
Благодаря сепаратору заряды противоположного знака разделяются дважды, поэтому суперконденсатор может хранить значительно больший электрический заряд, чем конденсатор.
ВЧЕРА
- Одноразовые щелочные батарейки используются для часов и других портативных устройств.
- Свинцово-кислотные аккумуляторы – первые.
- Перезаряжаемые батареи до сих пор используются для запуска автомобилей из-за их большой силы тока и относительно низкой стоимости.
- В первых сотовых телефонах использовались перезаряжаемые никель-кадмиевые (NiCD) и никель-металлогидридные (NiMH) батареи.
- Конденсаторы использовались для хранения временной памяти в первых компьютерах.
CЕГОДНЯ
- По мере увеличения емкости литиевые батареи все чаще используются в портативных и мобильных устройствах (телефоны, насосы, роботы, рабочие инструменты с батарейным питанием).
- Суперконденсаторы используются вместе с литиевыми батареями во все более популярных электромобилях (электромобилях, скутерах, дронах).
- Конденсаторы широко используются в электронике для сглаживания неравномерностей электрического тока, для генерации и управления электрическими сигналами.
- Конденсаторные системы сверхвысокой емкости накапливают электрический заряд для источников сильных импульсов, используемых в лазерах, исследованиях термоядерного синтеза и ускорителях частиц (ЦЕРН).
ЗАВТРА
- Гибкие аккумуляторы для носимой электроники.
- Аккумуляторы сверхвысокой емкости и системы суперконденсаторов будут использоваться для хранения избыточной энергии из возобновляемых источников дома и в сети, тем самым стабилизируя электрическую систему.
- Суперконденсаторы смогут заменить аккумуляторы в мобильных устройствах и гибридных автомобилях.
ВЫЗОВ:
- Заряди автобусные аккумуляторы и суперконденсаторы, крутя педали на зарядных станциях.
- Смотри, как быстро они заряжаются.
- При достаточно заряженных суперконденсаторах или батареях автобус может двигаться.
- Обрати внимание на то, как далеко едет заряженный автобус.
- Попробуй обогнать своего друга.
- За пройденный маршрут ты получишь Квант энергии.