luckyea77 (luckyea77) wrote,
luckyea77
luckyea77

Categories:

Создан мощный графеновый материал для высокоэффективных суперконденсаторов



Команда ученых разработала высокоэффективный суперконденсатор. В основе устройства накопления энергии лежит новый, мощный и устойчивый гибридный графеновый материал, характеристики которого сопоставимы с используемыми в настоящее время батареями.

Обычно для хранения энергии используют батареи и аккумуляторы, которые обеспечивают энергией электронные устройства. Однако сейчас в ноутбуках, камерах, мобильных телефонах или транспортных средствах все чаще устанавливаются суперконденсаторы.

В отличие от батарей они могут быстро накапливать большое количество энергии и так же быстро ее разряжать. Если, например, поезд тормозит при входе на станцию, суперконденсаторы накапливают энергию и обеспечивают её снова, когда поезду быстро требуется много энергии при запуске.

Однако на сегодняшний день одной из проблем суперконденсаторов было отсутствие у них плотности энергии. В то время как литиевые аккумуляторы достигают плотности энергии до 265 кВатт—час на килограмм, суперконденсаторы пока доставляют только десятую часть от этого уровня.

Команда ученых, работающая с профессором неорганической и металлоорганической химии в Техническом университете Мюнхена (TUM),,\ разработала новый, мощный и устойчивый гибридный материал графена для суперконденсаторов. Он служит положительным электродом в накопителе энергии. Исследователи комбинируют его с проверенным отрицательным электродом на основе титана и углерода.

Новое устройство накопления энергии не только обеспечивает плотность энергии до 73 кВт/ч на кг, что примерно эквивалентно плотности энергии никель-металлогидридной батареи. При этом новое устройство работает намного лучше, чем большинство других суперконденсаторов, при плотности мощности 16 кВт/ч на кг. Секрет нового суперконденсатора заключается в сочетании различных материалов, поэтому химики называют суперконденсатор «асимметричным».

При создании нового устройства исследователи сделали ставку на новую стратегию преодоления пределов производительности стандартных материалов и использовании гибридных материалов.

Абстрактная идея объединения основных материалов была перенесена на суперконденсаторы. В качестве основы они использовали новый положительный электрод накопителя с химически модифицированным графеном и объединили его с наноструктурированным металлоорганическим каркасом, так называемым MOF.

Решающими для характеристик гибридов графена являются, с одной стороны, большая удельная поверхность и контролируемые размеры пор, а с другой стороны, высокая электропроводность.

Для хороших суперконденсаторов важна большая поверхность. Это позволяет собирать в материале соответственно большое количество носителей заряда — это основной принцип хранения электрической энергии. Благодаря искусному дизайну материалов исследователям удалось связать графеновую кислоту с MOF. Полученные в результате гибридные MOF имеют очень большую внутреннюю поверхность до 900 квадратных метров на грамм и очень эффективны в качестве положительных электродов в суперконденсаторе.

Стабильное соединение между наноструктурированными компонентами имеет огромные преимущества с точки зрения долгосрочной стабильности: чем более стабильны связи, тем больше циклов зарядки и разрядки возможно без значительного ухудшения производительности.

Для сравнения: у классического литиевого аккумулятора срок службы около 5000 циклов. Новый элемент, разработанный исследователями TUM, сохраняет почти 90% емкости даже после 10 000 циклов.

Tags: графен, материал
Subscribe

Posts from This Journal “графен” Tag

promo luckyea77 december 30, 15:00 8
Buy for 10 tokens
По этой ссылке (или этой) можно скачать информационную базу для программы "1С:Предприятие". С помощью данной базы можно готовиться и сдавать экзамены по темам: - Электробезопасность - Основы промышленной безопасности А.1 - Специальные требования промышленной безопасности: Б 9.31.…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 3 comments