Обычно для хранения энергии используют батареи и аккумуляторы, которые обеспечивают энергией электронные
In tegenstelling tot batterijen kunnen ze zich snel ophopeneen grote hoeveelheid energie en deze even snel ontladen. Als een trein bijvoorbeeld langzamer gaat rijden bij het binnenrijden van een station, slaan supercondensatoren energie op en leveren deze weer aan als de trein snel veel energie nodig heeft om te starten.
Однако на сегодняшний день одной из проблем суперконденсаторов было отсутствие у них плотности энергии. В то время как литиевые аккумуляторы достигают плотности энергии до 265 кВатт—час на килограмм, суперконденсаторы пока доставляют только десятую часть от этого уровня.
Een team van wetenschappers die samenwerken met een professoranorganische en organometaalchemie aan de Technische Universiteit van München (TUM), heeft een nieuw, krachtig en duurzaam hybride grafeenmateriaal voor supercondensatoren ontwikkeld. Het dient als een positieve elektrode in een energieopslagapparaat. De onderzoekers combineren het met een beproefde titanium-koolstof negatieve elektrode.
Nieuw energieopslagapparaat niet alleenlevert een energiedichtheid van maximaal 73 kWh / kg, wat ongeveer gelijk is aan de energiedichtheid van een nikkel-metaalhydride-accu. Dat gezegd hebbende, presteert het nieuwe apparaat veel beter dan de meeste andere supercondensatoren bij een vermogensdichtheid van 16 kWh / kg. Het geheim van de nieuwe supercondensator ligt in de combinatie van verschillende materialen, daarom noemen chemici de supercondensator "asymmetrisch".
Om het nieuwe apparaat te maken, vertrouwden de onderzoekers op een nieuwe strategie om de prestatielimieten van standaardmaterialen te overwinnen en hybride materialen te gebruiken.
Abstract idee om basismaterialen te combinerenwerd verplaatst naar supercondensatoren. Ze gebruikten een nieuwe positieve opslagelektrode met chemisch gemodificeerd grafeen als basis en combineerden deze met een nanogestructureerd organometaal raamwerk, het zogenaamde MOF.
Решающими для характеристик гибридов графена являются, с одной стороны, большая удельная поверхность и контролируемые размеры пор, а с другой стороны, высокая электропроводность.
Для хороших суперконденсаторов важна большая поверхность. Это позволяет собирать в материале соответственно большое количество носителей заряда — это основной принцип хранения электрической энергии. Благодаря искусному дизайну материалов исследователям удалось связать графеновую кислоту с MOF. Полученные в результате гибридные MOF имеют очень большую внутреннюю поверхность до 900 квадратных метров на грамм и очень эффективны в качестве положительных электродов в суперконденсаторе.
Stabiele verbinding tussennanogestructureerde componenten hebben enorme voordelen in termen van stabiliteit op lange termijn: hoe stabieler de bindingen, hoe meer laad- en ontlaadcycli mogelijk zijn zonder de prestaties aanzienlijk te verslechteren.
Ter vergelijking: een klassieke lithiumbatterij heeft een levensduur van ongeveer 5000 cycli. De nieuwe cel, ontwikkeld door de TUM-onderzoekers, behoudt zelfs na 10.000 cycli bijna 90% capaciteit.
Lees verder
Kijk hoe de maan verscheen. De oude planeet stortte neer op de aarde
Archeologen hebben een oude begrafenis gevonden op de Krim. Er was een "kaartje" voor het hiernamaals
Abortus en wetenschap: wat gebeurt er met de kinderen die zullen bevallen