Зазвичай для зберігання енергії використовують батареї та акумулятори, які забезпечують енергією електронні
На відміну від батарей вони можуть швидко накопичувативелика кількість енергії і так само швидко її розряджати. Якщо, наприклад, поїзд гальмує при вході на станцію, суперконденсатори накопичують енергію і забезпечують її знову, коли поїзду швидко потрібно багато енергії при запуску.
Однак на сьогоднішній день однією із проблемсуперконденсаторів була відсутність у них щільності енергії.
Команда вчених, що працює з професоромнеорганічної і металоорганічних хімії в Технічному університеті Мюнхена (TUM) ,, розробила новий, потужний і стійкий гібридний матеріал графена для суперконденсаторів. Він служить позитивним електродом в накопичувачі енергії. Дослідники комбінують його з перевіреним негативним електродом на основі титану і вуглецю.
Новий пристрій накопичення енергії не тількизабезпечує щільність енергії до 73 кВт / год на кг, що приблизно еквівалентно щільності енергії нікель-металлогидридной батареї. При цьому новий пристрій працює набагато краще, ніж більшість інших суперконденсаторів, при щільності потужності 16 кВт / год на кг. Секрет нового суперконденсатора полягає в поєднанні різних матеріалів, тому хіміки називають суперконденсатор «асиметричним».
При створенні нового пристрою дослідники зробили ставку на нову стратегію подолання меж продуктивності стандартних матеріалів і використанні гібридних матеріалів.
Абстрактна ідея об'єднання основних матеріалівбула перенесена на суперконденсатори. В якості основи вони використовували новий позитивний електрод накопичувача з хімічно модифікованим графеном і об'єднали його з наноструктурованих металоорганічного каркасом, так званим MOF.
Вирішальними для характеристик гібридів графена є, з одного боку, велика питома поверхня та контрольовані розміри пір, а з іншого боку, висока електропровідність.
Для хороших суперконденсаторів важлива великаповерхню. Це дозволяє збирати в матеріалі відповідно велику кількість носіїв заряду - це основний принцип зберігання електричної енергії. Завдяки майстерному дизайну матеріалів дослідникам вдалося пов'язати графенову кислоту з MOF. Отримані в результаті гібридні MOF мають дуже велику внутрішню поверхню до 900 квадратних метрів на грам і дуже ефективні в якості позитивних електродів в суперконденсаторі.
Стабільне з'єднання міжНаноструктуровані компонентами має величезні переваги з точки зору довгострокової стабільності: чим більш стабільні зв'язки, тим більше циклів зарядки і розрядки можливо без значного погіршення продуктивності.
Для порівняння: у класичного літієвий акумулятор термін служби близько 5000 циклів. Новий елемент, розроблений дослідниками TUM, зберігає майже 90% ємності навіть після 10 000 циклів.
Читати далі
Подивіться, як з'явилася Місяць. Давня планета врізалася в Землю
Археологи знайшли в Криму стародавнє поховання. На місці був «квиток» в загробний світ
Аборти і наука: що буде з дітьми, яких народять