Az energia tárolására jellemzően elemeket és akkumulátorokat használnak, amelyek energiát szolgáltatnak az elektronikai eszközöknek.
Az akkumulátorokkal ellentétben gyorsan felhalmozódhatnaknagy mennyiségű energiát és ugyanolyan gyorsan lemeríti. Ha például egy vonat lelassul, amikor belép az állomásra, a szuperkondenzátorok tárolják az energiát, és újból biztosítják azt, amikor a vonatnak gyorsan sok energiára van szüksége az induláshoz.
Azonban ma az egyik problémaszuperkondenzátorok az energiasűrűség hiánya volt. Míg a lítium akkumulátorok akár 265 kWh/kg energiasűrűséget is elérhetnek, a szuperkondenzátorok eddig ennek csak a tizedét adják.
Egy professzorral dolgozó tudóscsoportszervetlen és fémorganikus kémia a Müncheni Műszaki Egyetemen (TUM) kifejlesztett egy új, erőteljes és fenntartható hibrid grafén anyagot a szuperkondenzátorok számára. Pozitív elektródként szolgál egy energiatároló eszközben. A kutatók egy bevált titán-szén negatív elektróddal kombinálják.
Új energiatároló eszköz nemcsakakár 73 kWh / kg energiasűrűséget biztosít, amely nagyjából megegyezik a nikkel-fém-hidrid akkumulátor energia-sűrűségével. Ennek ellenére az új eszköz sokkal jobban teljesít, mint a legtöbb más szuperkondenzátor, 16 kWh / kg teljesítménysűrűség mellett. Az új szuperkondenzátor titka a különböző anyagok kombinációjában rejlik, ezért nevezik a kémikusok a szuperkondenzátort „aszimmetrikusnak”.
Az új eszköz elkészítéséhez a kutatók egy új stratégiára támaszkodtak, hogy túllépjék a szabványos anyagok teljesítményhatárait és hibrid anyagokat használnak.
Absztrakt ötlet az alapanyagok ötvözésérőlszuperkondenzátorokba került. Új pozitív vegyes elektródot használtak kémiailag módosított grafénnel bázisként, és egy nanostrukturált fémorganikus vázzal, az úgynevezett MOF-el kombinálták.
A grafén hibridek jellemzői szempontjából meghatározó egyrészt a nagy fajlagos felület és a szabályozott pórusméret, másrészt a nagy elektromos vezetőképesség.
Jó szuperkondenzátorokhoz, nagyfelület. Ez lehetővé teszi, hogy ennek megfelelően nagy számú töltéshordozó gyűljön össze az anyagban – ez az elektromos energia tárolásának alapelve. Az okos anyagtervezésnek köszönhetően a kutatóknak sikerült grafénsavat kötniük egy MOF-hoz. Az így kapott hibrid MOF-ok nagyon nagy belső felülettel rendelkeznek, akár 900 négyzetméter/gramm, és nagyon hatékonyak pozitív elektródákként szuperkondenzátorokban.
Stabil kapcsolat a közötta nanostrukturált alkatrészek óriási előnyökkel rendelkeznek a hosszú távú stabilitás szempontjából: minél stabilabb a kapcsolat, annál több töltési és kisütési ciklus lehetséges a teljesítmény jelentős romlása nélkül.
Összehasonlításképpen: egy klasszikus lítium akkumulátor élettartama körülbelül 5000 ciklus. A TUM kutatói által kifejlesztett új sejt 10 000 ciklus után is csaknem 90% -ot képes megtartani.
Olvass tovább
Nézze meg, hogyan jelent meg a hold. Ősi bolygó zuhant a Földre
A régészek ősi temetkezést találtak a Krímben. Volt "jegy" a túlvilágra
Abortusz és tudomány: mi lesz a gyerekekkel, akik szülni fognak