Zvyčajne sa batérie a akumulátory používajú na skladovanie energie, ktoré poskytujúElektronická energia
Na rozdiel od batérií sa môžu rýchlo hromadiťveľké množstvo energie a rovnako rýchlo ju vybiť. Ak napríklad vlak spomalí pri vstupe do stanice, superkondenzátory energiu uskladnia a poskytnú ju znova, keď vlak potrebuje na štart veľa energie.
Doteraz však jedným z problémov superkondenzátorov bola ich nedostatočná hustota energie.Zatiaľ čo lítiové batérie dosahujú energetickú hustotu až 265 kWh na kilogram, superkondenzátory stále poskytujúiba desatina tejto úrovne.
Tím vedcov pracujúci s profesoromanorganická a organokovová chémia na Technickej univerzite v Mníchove (TUM), vyvinula nový, výkonný a udržateľný hybridný grafénový materiál pre superkondenzátory. Slúži ako kladná elektróda v zásobníku energie. Vedci ju kombinujú s osvedčenou negatívnou elektródou titán-uhlík.
Nové zariadenie na ukladanie energie nielenposkytuje hustotu energie až 73 kWh / kg, čo je zhruba ekvivalentné hustote energie nikel-metal hydridovej batérie. To znamená, že nové zariadenie má pri hustote výkonu 16 kWh / kg oveľa lepší výkon ako väčšina ostatných superkondenzátorov. Tajomstvo nového superkondenzátora spočíva v kombinácii rôznych materiálov, a preto chemici nazývajú superkondenzátor „asymetrický“.
Pri vytváraní nového zariadenia sa vedci spoliehali na novú stratégiu prekonania výkonnostných limitov štandardných materiálov a použitia hybridných materiálov.
Abstraktná predstava kombinácie základných materiálovbol presunutý do superkondenzátorov. Ako základ použili novú pozitívnu akumulačnú elektródu s chemicky upraveným grafénom a kombinovali ju s nanostruktúrovanou organokovovou kostrou, takzvaným MOF.
Rozhodujúce pre charakteristiky grafénových hybridov sú na jednej strane veľký špecifický povrch a kontrolované veľkosti pórov a na druhej strane vysoká elektrická vodivosť.
Pre dobré superkondenzátory veľképovrch. To umožňuje, aby sa v materiáli zhromaždil zodpovedajúci veľký počet nosičov náboja - to je základný princíp uchovávania elektrickej energie. Vďaka šikovnému dizajnu materiálov boli vedci schopní naviazať kyselinu grafénovú na MOF. Výsledné hybridné MOF majú veľmi veľký vnútorný povrch až 900 metrov štvorcových na gram a sú veľmi účinné ako kladné elektródy v superkondenzátore.
Stabilné spojenie medzinanostrukturované komponenty majú obrovské výhody z hľadiska dlhodobej stability: čím stabilnejšie sú väzby, tým je možné dosiahnuť viac cyklov nabíjania a vybíjania bez toho, aby sa to výrazne zhoršilo.
Pre porovnanie: klasická lítiová batéria má životnosť asi 5 000 cyklov. Nová bunka vyvinutá vedcami TUM si zachováva takmer 90% kapacity aj po 10 000 cykloch.
Čítaj viac
Uvidíte, ako sa objavil mesiac. Staroveká planéta narazila do Zeme
Archeológovia našli starodávny pohreb na Kryme. Bola tam „vstupenka“ na posmrtný život
Potraty a veda: čo sa stane s deťmi, ktoré budú rodiť