Průlom v grafenovém superkondenzátoru by mohl podpořit ukládání energie v budoucích EV a dalších domácích zařízeních
Vědci našli nový způsob, jak manipulovat s grafenem, aby vytvořili látku s rekordní energií a hustotou výkonu.
Po začlenění do zařízení pro ukládání energie zvaných superkondenzátory by tato nová forma grafenu mohla být klíčem k vysokokapacitnímu a rychlému nabíjení úložiště energie, které by mohlo dodávat energii rychleji než konvenční baterie, uvedli vědci ve studii. prohlášení.
Pouzdrové články se používají v elektrických vozidlech, dronech, nositelné elektronice, laptopech, chytrých telefonech a tabletech. Jejich sestavení z M-rGO by podle výzkumného týmu mohlo vést ke zlepšení celkové kapacity, doby nabíjení a schopnosti napájet složitější a energeticky náročná zařízení s menšími bateriemi.
Nasávání energie
Zatímco tradiční baterie ukládají energii v chemických vazbách, superkondenzátory jsou elektrochemické kondenzátory, které ukládají energii jako oddělený elektrický náboj na površích elektrod. Mají výhodu vyšší hustoty energie – kolik energie lze uložit v daném prostoru – a hustoty výkonu – jak rychle lze energii dodat na jednotku objemu – oproti tradičním bateriím.
Až dosud však byly superkondenzátory omezovány jedním významným omezením: k použití byla k dispozici pouze část potenciálního úložiště energie materiálů, z nichž byly vytvořeny.
Toto omezení pochází z fyzického složení grafenu. I když má výhodu v tom, že umožňuje hustší elektrody – pevné vodiče v baterii, kde se ukládá náboj – je při využití tohoto prostoru velmi neefektivní. Pouhé naskládání grafenu je například neefektivní, protože pláty k sobě přilnou příliš těsně a neponechávají dostatek prostoru pro ionty, které se potřebují pohybovat dovnitř a ven, aby ukládaly energii.
Aby se tomuto problému vyhnuli, vytvořili vědci chaotické 3D struktury podobné houbám, které poskytují jak velké množství úložného prostoru, tak cesty pro pohyb iontů. I když jsou lehké, nevýhodou je, že tyto struktury byly velké a těžkopádné.
Tento průlom překonává tento problém zahříváním grafenu ve dvoustupňovém procesu. Výsledkem je spletitá, zakřivená grafenová síť s více úrovněmi struktury, která stále umožňuje rychlý pohyb iontů a zároveň poskytuje spoustu povrchové plochy pro ukládání energie.
„Tento objev by nám mohl umožnit vytvořit rychle nabíjecí superkondenzátory, které ukládají dostatek energie k nahrazení baterií v mnoha aplikacích a dodávají ji mnohem rychleji,“ řekl. Mainak Majumderprofesor mechanického a leteckého inženýrství na australské Monash University, v prohlášení.
