Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Grafen wspomaga ładowanie superkondensatorów

ghost666 27 Mar 2015 15:10 2640 2
  • Grafen wspomaga ładowanie superkondensatorów Poprzez połączenie arkusza grafenu z tradycyjnymi materiałami stosowanymi w budowie baterii, naukowcy stworzyli nowy rodzaj hybrydowych superkondensatorów, które mogą przechowywać tyle ładunku, ile klasyczne akumulatory kwasowo-ołowiowe, ale możliwe jest ich naładowanie w kilka sekund, a nie godzin jak w przypadku akumulatorów.

    Superkondensatory pełnią istotną rolę w hybrydowych i elektrycznych samochodach, elektronice użytkowej, a także aplikacjach wojskowych i kosmicznych. Jednakże aplikacje te często są ograniczone w kwestiach tego, ile energii da się przechować w takim elemencie.

    Badaczom z uniwersytetu w Los Angeles udało się opracować hybrydowy superkondensator, którego konstrukcja oparta jest o grafen - monowarstwę atomów węgla. Grafen jest materiałem elastycznym, przezroczystym i wykazującym silne przewodnictwo elektryczne i termiczne. Czynniki te sprawiły, że jest on szeroko badany przez naukowców na całym świecie, pod kątem zastosowania między innymi w zaawansowanych układach scalonych i innych elementach elektronicznych.

    Naukowcy połączyli warstwę grafenu z dwutlenkiem manganu - materiałem, który szeroko stosowany jest w bateriach alkalicznych. Jest on szeroko dostępny w przyrodzie i przyjazny dla środowiska. Dwutlenek manganu formuje mikroskopijne płatki o grubości od 10 do 20 nanometrów. Do konstrukcji superkondensatora wykorzystano także elektrolit, który umożliwia mu pracę przy wysokich napięciach.

    Grafen zapewnia wysoce przewodzącą strukturę dla dwutlenku manganu. Jego porowatość zapewnia, że większa ilość dwutlenku manganu może ulegać reakcjom elektrochemicznym. Dzięki wykorzystaniu takiej struktury ten hybrydowy superkondensator wykazuje bardzo wysoką gęstość energii wynoszącą do 42 watogodzin na litr, czym przewyższa większość stosowanych aktualnie elementów tego rodzaju i dorównuje pojemności akumulatorów kwasowo-ołowiowych. Co więcej, gęstość mocy takiego układu wynosi około 10 kilowatów na litr, co pozwala na sto razy szybsze ładowanie niż w przypadku akumulatorów kwasowo-ołowiowych i ponad tysiąc razy szybsze niż baterii litowych. Opracowany element wytrzymuje 10 tysięcy cykli ładowania i rozładowywania.

    Naukowcy zaprezentowali opracowany przez siebie element aplikując go w układzie, gdzie ładowany jest energią elektryczną generowaną przez ogniwo fotowoltaiczne. Przy okazji tej prezentacji badacze pochwalili się także faktem, że element ten może być montowany w powietrzu, przez co jego produkcja nie musi być realizowana w dedykowanych pomieszczeniach, zapewniających np. atmosferę ochronną. Ich praca opisana jest dokładnie w najnowszym numerze (z 23 marca) czasopisma Proceedings of the National Academy of Sciences.

    Źródło:

    http://spectrum.ieee.org/nanoclast/semiconduc...s/3d-hybrid-supercapacitor-made-with-graphene

  • #2 28 Mar 2015 13:36
    999602
    Użytkownik usunął konto  
  • #3 28 Mar 2015 14:43
    RedForce
    Poziom 23  

    kikiz napisał:

    Reasumując co z ciepłem ? Jak wrzucę zwyczajny akumulator do ciekłego azotu to też naładuję go "sto razy szybciej".


    Nie każdy - szybkość reakcji elektrochemicznych jest ograniczona. Naładujesz akumulator litowo-jonowy w niskiej temperaturze, to wydzieli się metaliczny lit i tyle będzie z akumulatora.
    Jeśli chodzi o ciepło, to przy wysokiej sprawności akumulatora/superkondensatora (powiedzmy 90%), wydzielone ciepło wynosić będzie 144 kJ *11,111% na kilogram, 16 kJ/kg - podgrzeje całość w najgorszym razie o kilkadziesiąt stopni, co, podejrzewam, będzie znośne (nie znam ciepła właściwego materiałów akumulatora, więc dokładnej wartości raczej nie podam).