Структурные суперконденсаторы заменят аккумуляторные батареи

Структурные суперконденсаторы заменят аккумуляторные батареи

Возможно ли представить себе будущее, в котором электроника будет избавлена от батарей, шнуров, розеток, вилок и по большому счету от любых внешних источников питания? Сейчас такая возможность думается немыслимой для обывателей, но учёные разглядывают её в полной мере серьёзно.

Хранение электроэнергии в корпусе ноутбука, шасси электромобиля либо в стенках дома сделает вероятным маленькая невзрачная серая пластинка, созданная исследователями Лаборатории наноматериалов и энергетических устройств (Nanomaterials and Energy Devices Laboratory) Университета Вандербильта.

«Это устройство демонстрирует, в первый раз, как мы это можем утверждать, что возможно создавать материалы, талантливые хранить и отдавать большое количество электричества, на протяжении того, как они подвергаются действию простых статических динамических усилий и нагрузок, таких как вибрация либо удары», — говорит Кэри Пинт (Cary Pint), доцент кафедры механики.

Новое устройство, созданное аспирантом Эндрю Вестовером (Andrew Westover) и Пинтом представляет собой суперконденсатор, что запасает энергию, собирая владеющие зарядом ионы с поверхности пористого материала, в отличие от аккумуляторная батарей, применяющих для этого химические реакции. В следствии суперконденсаторы смогут заряжаться и разряжаться в считанные секунды, а не часы, и сохранять работоспособность миллионы зарядно — разрядных циклов, а не тысячи, как батареи.

В отчёте о собственной работе, опубликованном 19 мая 2014 года в издании Nano Letters, Пинт и Вестовер пишут, что их новый структурный (несущий нагрузку) суперконденсатор трудится безупречно, запасая и отдавая заряд при действии давления до 44 фунтов силы на квадратный дюйм (0,303 МПа), и колебательных ускорений более 80 g, что намного больше, чем испытывают лопатки турбины двигателя реактивного самолёта. Механическая прочность не воздействует на его свойство запасать и хранить энергию.

Новый суперконденсатор выглядит как узкая серая пластинка, выполненная из кремниевых электродов, каковые были химически обработаны так, дабы в них появились наноразмерные поры. Снаружи электроды защищает ультратонкий слой углерода.

Между электродами размещена полимерная плёнка, удерживающая заряженные ионы и играющаяся ту же роль, что электролит в батарее. При сжатии полимер попадает в маленькие поры электродов, как будто бы расплавленный сыр в хорошо прижатые хлебцы сэндвича.

По окончании отвердения и охлаждения полимер делается очень прочным. Самой громадной проблемой при разработке несущих суперконденсаторов Вестовер именует предотвращение их расслоения. Но исследователи смогли с ней совладать. «Соединение нанопористого материала полимерным электролитом связывает посильнее, чем суперклей», — говорит аспирант.

Суперконденсаторы значительно отстают от литий — ионных батарей в удельной ёмкости. Чтобы оперировать одним и тем же числом энергии, конденсатор должен быть намного больше и тяжелее аккумуляторной батареи. Но в то время, как суперконденсатор запасает на порядок меньше энергии, он сохраняет работоспособность в тысячу раз продолжительнее.

Согласно мнению ученых, благодаря своим особенностям кремниевые структурные суперконденсаторы идеально подходят для применения в корпусах бытовой электроники и в солнечных батареях. Но, Пинт и Вестовер уверены, что неспециализированные правила их построения смогут быть перенесены на другие материалы, такие как углеродные нанотрубки либо алюминий.

Facepla.net по данным VU

Сборка батареи из шести суперконденсаторов Maxwell 3000F 2.7В


Похожие статьи, подобранные для Вас:

Читайте также: