Paprastai energijai kaupti naudojamos baterijos ir akumuliatoriai, kurie tiekia energiją elektroniniams prietaisams.
Skirtingai nei baterijos, jos gali greitai kauptisdidelį energijos kiekį ir ją taip pat greitai iškrauti. Pavyzdžiui, jei traukinys sulėtėja įvažiuodamas į stotį, superkondensatoriai kaupia energiją ir vėl ją teikia, kai traukiniui greitai reikia daug energijos, kad jis galėtų pradėti.
Tačiau šiandien viena iš problemųsuperkondensatoriai buvo jų energijos tankio trūkumas. Nors ličio baterijos pasiekia energijos tankį iki 265 kWh vienam kilogramui, superkondensatoriai iki šiol tiekia tik dešimtadalį šio lygio.
Mokslininkų komanda, dirbanti su profesoriumineorganinė ir organinė metalų chemija Miuncheno technikos universitete (TUM) sukūrė naują, galingą ir tvarią hibridinę grafeno medžiagą superkondensatoriams. Jis tarnauja kaip teigiamas elektrodas energijos kaupimo įtaise. Mokslininkai jį derina su patikrintu titano-anglies neigiamu elektrodu.
Naujas energijos kaupimo prietaisas ne tikužtikrina iki 73 kWh / kg energijos tankį, apytiksliai prilygstantį nikelio-metalo hidrido akumuliatoriaus energijos tankiui. Tai sakant, naujasis įrenginys veikia daug geriau nei dauguma kitų superkondensatorių, esant 16 kWh / kg galios tankiui. Naujojo superkondensatoriaus paslaptis slypi skirtingų medžiagų derinyje, todėl chemikai superkondensatorių vadina „asimetrišku“.
Kurdami naują prietaisą, mokslininkai pasitelkė naują strategiją, kad įveiktų standartinių medžiagų našumo ribas ir naudotų hibridines medžiagas.
Abstrakti pagrindinių medžiagų derinimo idėjabuvo perkeltas į superkondensatorius. Jie kaip pagrindą naudojo naują teigiamą kaupiamąjį elektrodą su chemiškai modifikuotu grafenu ir sujungė jį su nanostruktūrine metaline organine sistema, vadinamuoju MOF.
Viena vertus, lemiamos grafeno hibridų savybės yra didelis specifinis paviršiaus plotas ir kontroliuojami porų dydžiai, kita vertus, didelis elektros laidumas.
Geriems superkondensatoriams, dideliemspaviršius. Tai leidžia medžiagoje surinkti atitinkamai daug krūvininkų – tai pagrindinis elektros energijos kaupimo principas. Sumanaus medžiagų dizaino dėka mokslininkai sugebėjo susieti grafeno rūgštį su MOF. Gauti hibridiniai MOF turi labai didelį vidinį paviršiaus plotą iki 900 kvadratinių metrų vienam gramui ir yra labai veiksmingi kaip teigiami elektrodai superkondensatoriuje.
Stabilus ryšys tarpnanostruktūriniai komponentai turi nepaprastą ilgalaikio stabilumo pranašumą: kuo stabilesnis ryšys, tuo daugiau įkrovimo ir iškrovimo ciklų įmanoma be žymiai pablogėjusio veikimo.
Palyginimui: klasikinės ličio baterijos tarnavimo laikas yra apie 5000 ciklų. TUM tyrėjų sukurta nauja ląstelė išlaiko beveik 90% pajėgumą net ir po 10 000 ciklų.
Skaityti daugiau
Pažiūrėkite, kaip pasirodė mėnulis. Senovės planeta rėžėsi į Žemę
Archeologai Kryme rado senovės laidojimą. Buvo „bilietas“ į pomirtinį pasaulį
Abortas ir mokslas: kas nutiks gimdantiems vaikams