Tyypillisesti energian varastointiin käytetään paristoja ja akkuja, jotka tuottavat energiaa elektronisille laitteille.
Toisin kuin paristot, ne voivat kerääntyä nopeastisuuri määrä energiaa ja purkaa se yhtä nopeasti. Jos juna esimerkiksi hidastuu saapuessaan asemalle, superkondensaattorit varastoivat energiaa ja tuottavat sen uudelleen, kun juna tarvitsee nopeasti paljon energiaa aloittaakseen.
Kuitenkin tänään yksi ongelmistasuperkondensaattorit johtuivat niiden energiatiheyden puutteesta. Kun litiumakkujen energiatiheys on jopa 265 kWh/kg, superkondensaattorit tuottavat toistaiseksi vain kymmenesosan tästä tasosta.
Tutkijaryhmä työskentelee professorin kanssaepäorgaaninen ja organometallinen kemia Münchenin teknillisessä yliopistossa (TUM) on kehittänyt uuden, tehokkaan ja kestävän hybridigrafeenimateriaalin superkondensaattoreille. Se toimii positiivisena elektrodina energian varastointilaitteessa. Tutkijat yhdistävät sen todistettuun titaani-hiili-negatiiviseen elektrodiin.
Uusi energian varastointilaite ei vaintarjoaa energiatiheyden jopa 73 kWh / kg, mikä vastaa suunnilleen nikkelimetallihydridiakun energiatiheyttä. Tästä huolimatta uusi laite toimii paljon paremmin kuin useimmat muut superkondensaattorit tehotiheydellä 16 kWh / kg. Uuden superkondensaattorin salaisuus on erilaisten materiaalien yhdistelmässä, minkä vuoksi kemistit kutsuvat superkondensaattoria "epäsymmetriseksi".
Uuden laitteen luomisessa tutkijat luottivat uuteen strategiaan tavanomaisten materiaalien suorituskykyrajojen ylittämiseksi ja hybridimateriaalien käyttämiseksi.
Abstrakti idea yhdistää perusmateriaalitsiirrettiin superkondensaattoreihin. He käyttivät uutta positiivista varastointielektrodia, jossa oli kemiallisesti modifioitua grafeenia, ja yhdistivät sen nanorakenteiseen organometallikehikkoon, ns.
Ratkaisevaa grafeenihybridien ominaisuuksien kannalta ovat toisaalta suuri ominaispinta-ala ja säädellyt huokoskoot sekä toisaalta korkea sähkönjohtavuus.
Hyville superkondensaattoreille, isopinta. Tämä mahdollistaa vastaavan suuren määrän varauksenkantajia kerääntymisen materiaaliin – tämä on sähköenergian varastoinnin perusperiaate. Älykkään materiaalisuunnittelun ansiosta tutkijat pystyivät sitomaan grafeenihappoa MOF:iin. Tuloksena olevilla hybridi-MOF:illa on erittäin suuri sisäpinta-ala, jopa 900 neliömetriä grammaa kohden, ja ne ovat erittäin tehokkaita positiivisina elektrodeina superkondensaattorissa.
Vakaa yhteysnanorakenteisilla komponenteilla on valtavia etuja pitkän aikavälin vakauden kannalta: mitä vakaampi yhteys, sitä enemmän lataus- ja purkausjaksoja on mahdollista ilman merkittävää suorituskyvyn heikkenemistä.
Vertailun vuoksi: klassisen litiumpariston käyttöikä on noin 5000 jaksoa. TUM-tutkijoiden kehittämä uusi solu säilyttää lähes 90% kapasiteetin jopa 10000 syklin jälkeen.
Lue lisää
Katso kuinka kuu ilmestyi. Muinainen planeetta törmäsi maahan
Arkeologit ovat löytäneet muinaisen hautausmaan Krimiltä. Siellä oli "lippu" tuonpuoleiseen maailmaan
Abortti ja tiede: mitä tapahtuu synnyttäville lapsille