211service.com
Grafēna superkondensatori ir gatavi elektrisko transportlīdzekļu enerģijas uzglabāšanai, saka Korejas inženieri
Elektriskie transportlīdzekļi nāk, gatavi vai nē. Un viena no tehnoloģijām, kas padara tās autovadītājam draudzīgākas, ir nelielais akumulators, jo īpaši litija jonu versijas, kas spēj uzglabāt pietiekami daudz enerģijas, lai nodrošinātu šīm automašīnām saprātīgu diapazonu braukšanai pilsētā.
Protams, automašīnu ražotāji vienmēr meklē veidus, kā uzlabot šo transportlīdzekļu efektivitāti un līdz ar to arī klāstu. Un viens veids, kā to izdarīt, ir atgūt un atkārtoti izmantot enerģiju, kas parasti tiktu izšķiesta, bremzēm palēninot transportlīdzekli.
Tomēr pastāv problēma, to darot ar parastajiem akumulatoriem. Bremzēšana notiek laika skalā, ko mēra sekundēs, taču tas ir pārāk ātri akumulatoriem, kuru uzlāde parasti aizņem daudzas stundas. Tāpēc automašīnu ražotājiem ir jāatrod citi veidi, kā uzglabāt šo enerģiju.
Viens no daudzsološākajiem ir izmantot superkondensatorus, jo tie var ātri uzlādēt un pēc tam tikpat ātri izlādēt enerģiju. Patiešām, daudzi automašīnu ražotāji eksperimentē tikai ar šo tehnoloģiju.
Bet superkondensatori vēl nav gatavi atklātajam ceļam. Tas ir tāpēc, ka, lai gan tie ātri uzlādējas un izlādējas, tie neuzglabā daudz enerģijas.
Turklāt tie mēdz nolietoties, atkārtoti lietojot, jo tajās esošie materiāli sadalās, nepārtraukti ieplūstot un izejot lādiņam. Tas ir būtisks trūkums ierīcē, kas automašīnas kalpošanas laikā būtu jāizmanto daudzus miljonus reižu.
Tagad Santhakumar Kannappan no Korejas Gvandžu Zinātnes un tehnoloģijas institūta un daži draugi saka, ka viņiem ir risinājums, kas balstīts uz šī brīža brīnummateriālu - grafēnu. Šie puiši no grafēna ir izveidojuši augstas veiktspējas superkondensatorus, kas uzglabā gandrīz tikpat daudz enerģijas kā litija jonu akumulators. Tās var uzlādēt un izlādēties dažu sekunžu laikā un to visu uzturēt daudzos desmitos tūkstošu uzlādes ciklu.
Šo puišu pilnveidotais triks ir izveidot ļoti porainu grafēna formu ar milzīgu iekšējo virsmu. Viņi rada šo grafēnu, reducējot grafēna oksīda daļiņas ar hidrazīnu ūdenī, kas sajaukts ar ultraskaņu.
Pēc tam grafēna pulveri iesaiņo monētas formas šūnā un piecas stundas žāvē 140 °C un spiedienā 300/kg/cm.
Iegūtais grafēna elektrods ir ļoti porains. Viena grama šīs lietas virsmas laukums ir lielāks nekā basketbola laukums. Tas ir svarīgi, jo tas ļauj elektrodam uzņemt daudz vairāk elektrolīta (jonu šķidruma, ko sauc par EBIMF 1 M). Un tas galu galā nosaka superkondensatora lādiņa daudzumu.
Kannappan un co ir izmērījuši sava superkondensatora veiktspēju un ir nepārprotami pārsteigti par rezultātiem. Viņi saka, ka tā īpatnējā kapacitāte ir vairāk nekā 150 faradu uz gramu, un tā var uzglabāt enerģiju vairāk nekā 64 vatstundu blīvumā uz kilogramu ar strāvas blīvumu 5 ampēri uz gramu.
Tas ir gandrīz salīdzināms ar litija jonu akumulatoriem, kuru enerģijas blīvums ir no 100 līdz 200 vatstundām uz kilogramu.
Šiem superkondensatoriem ir arī citas priekšrocības. Kannappan un citi apgalvo, ka var tos pilnībā uzlādēt tikai 16 sekundēs un ir atkārtojuši to aptuveni 10 000 reižu, būtiski nesamazinot kapacitāti. Viņi saka, ka šīs vērtības ir visaugstākās, kas līdz šim ziņots literatūrā.
Tas ir iespaidīgs veiktspējas rādītāju kopums, kas var attaisnot autoru secinājumu, ka šīs superkondensatoru enerģijas uzglabāšanas ierīces … var tikt palielinātas, lai tuvākajā nākotnē varētu ražot elektriskos transportlīdzekļus.
Ja viņiem ir taisnība, parastie elektriskie transportlīdzekļi drīzumā var efektīvi ievākt enerģiju, kas līdz šim ir bijusi lielā mērā izniekota.
Atsauce: arxiv.org/abs/1311.1548 : grafēna bāzes superkondensatori ar uzlabotu īpatnējo kapacitāti un ātru uzlādes laiku pie liela strāvas blīvuma