Genellikle, piller ve akümülatörler enerji depolama için kullanılır.Elektronik Enerji
Pillerin aksine, hızla birikebilirlerbüyük miktarda enerji ve aynı hızla boşaltın. Örneğin, bir tren istasyona girerken yavaşlarsa, süperkapasitörler enerjiyi depolar ve tren hızlı bir şekilde başlamak için çok fazla enerjiye ihtiyaç duyduğunda onu tekrar sağlar.
Bununla birlikte, bugüne kadar, süper kapasitörlerle ilgili sorunlardan biri, enerji yoğunluğu eksikliği olmuştur.Lityum piller kilogram başına 265 kWh'ye kadar enerji yoğunluklarına ulaşırken, süper kapasitörler halabu seviyenin sadece onda biri.
Bir profesörle çalışan bilim adamları ekibiMünih Teknik Üniversitesi'ndeki (TUM) inorganik ve organometalik kimya, süper kapasitörler için yeni, güçlü ve sürdürülebilir bir hibrit grafen malzemesi geliştirdi. Enerji depolama cihazında pozitif elektrot görevi görür. Araştırmacılar bunu kanıtlanmış bir titanyum-karbon negatif elektrotla birleştiriyor.
Yeni enerji depolama cihazı sadecebir nikel-metal hidrit pilin enerji yoğunluğuna kabaca eşdeğer olan 73 kWh / kg'a kadar enerji yoğunluğu sağlar. Bununla birlikte, yeni cihaz, 16 kWh / kg güç yoğunluğunda diğer süper kapasitörlerin çoğundan çok daha iyi performans gösteriyor. Yeni süper kapasitörün sırrı farklı malzemelerin kombinasyonunda yatıyor, bu yüzden kimyagerler süper kapasitörleri "asimetrik" olarak adlandırıyor.
Yeni cihazı oluşturmak için araştırmacılar, standart malzemelerin performans sınırlarını aşmak ve hibrit malzemeleri kullanmak için yeni bir stratejiye güvendiler.
Temel malzemeleri birleştirmenin soyut fikrisüper kapasitörlere taşındı. Baz olarak kimyasal olarak modifiye edilmiş grafen içeren yeni bir pozitif depolama elektrodu kullandılar ve bunu MOF adı verilen nano yapılı bir organometalik çerçeve ile birleştirdiler.
Grafen hibritlerinin özellikleri açısından belirleyici olan, bir yandan geniş spesifik yüzey alanı ve kontrollü gözenek boyutları, diğer yandan yüksek elektrik iletkenliğidir.
İyi süper kapasitörler için büyükyüzey. Bu, malzemede buna uygun olarak çok sayıda yük taşıyıcının toplanmasına olanak tanır; bu, elektrik enerjisinin depolanmasının temel ilkesidir. Akıllı malzeme tasarımı sayesinde araştırmacılar grafen asidi bir MOF'a bağlamayı başardılar. Ortaya çıkan hibrit MOF'lar, gram başına 900 metrekareye kadar çok geniş bir iç yüzey alanına sahiptir ve bir süper kapasitörde pozitif elektrotlar olarak oldukça etkilidir.
Arasında istikrarlı bağlantınano yapılı bileşenlerin uzun vadeli kararlılık açısından muazzam avantajları vardır: bağlantı ne kadar kararlı olursa, performansı önemli ölçüde düşürmeden o kadar fazla şarj ve deşarj döngüsü mümkündür.
Karşılaştırma için: klasik bir lityum pil, yaklaşık 5000 döngü hizmet ömrüne sahiptir. TUM araştırmacıları tarafından geliştirilen yeni hücre, 10.000 döngüden sonra bile neredeyse% 90 kapasiteye sahip.
Daha fazla oku
Ayın nasıl göründüğüne bakın. Antik gezegen Dünya'ya çarptı
Arkeologlar, Kırım'da eski bir cenaze töreni buldular. Öbür dünyaya bir "bilet" vardı
Kürtaj ve bilim: doğum yapacak çocuklara ne olacak