«Эта технология преодолевает недостатки суперконденсаторов за счет использования однослойных углеродных нанотрубок и проводящих полимеров».
Технология суперконденсаторов может привести к созданию устройств с более быстрой зарядкой.
Кузьмик_А/iStock
Сегодня потребительские технологии в основном используют аккумуляторы для удовлетворения своих энергетических потребностей.
Обычные батареи используют химические реакции для хранения энергии, предлагая высокую плотность энергии, то есть они обеспечивают длительное время работы наших устройств. Однако они борются с медленной зарядкой и деградацией всего после нескольких тысяч циклов использования.
Напротив, суперконденсаторы используют электрическое разделение заряда для хранения энергии. Они могут заряжаться практически мгновенно и выдерживать больше циклов без ухудшения характеристик. Однако современные технологии еще не решили проблему низкой плотности энергии, что означает, что накопленной энергии недостаточно для питания устройств в течение длительного времени.
Ученые из Корейского института науки и технологий (KIST) создали новый суперконденсатор, который решает эти проблемы.
Этот новый суперконденсатор может помочь преодолеть проблемы с плотностью энергии, присущие суперконденсаторам, которые препятствуют их широкому внедрению в носимые устройства и электромобили, а также в других областях применения.
«Эта технология преодолевает недостатки суперконденсаторов за счет использования однослойных углеродных нанотрубок и проводящих полимеров».
«Мы продолжим разрабатывать и внедрять в производство сверхвысокопроизводительные углеродные волокна на основе углеродных нанотрубок (УНТ)», — заявил в пресс-релизе соавтор исследования доктор Бон-Чеол Ку из KIST.
Улучшение структуры
Суперконденсаторы состоят из двух проводящих пластин, разделенных раствором электролита (заряженные частицы или ионы, взвешенные в жидкости). При подключении к источнику питания ионы электролита разделяются, накапливая положительные ионы на одной пластине. Напротив, отрицательные ионы собираются на другой.
Энергия удерживается в форме электрического поля, установленного между двумя пластинами. Разделение ионов происходит практически мгновенно, что дает суперконденсаторам возможность быстро заряжаться и разряжаться.
Поскольку не происходит никаких химических реакций, суперконденсаторы исключительно долговечны. Однако, поскольку энергия хранится в ионах, они не могут удерживать столько же общей энергии на единицу объема или веса.
Исследователи из KIST преодолели эту проблему, создав композитный материал, сочетающий однослойные УНТ с проводящим полимером полианилином (ПАНИ).
УНТ обладают высокой проводимостью и обеспечивают прочную структурную основу для устройства. Молекулы ПАНИ действуют как крошечные энергетические ячейки, химически связанные с УНТ по всей структуре суперконденсатора.
Такая установка увеличивает не только емкость хранения энергии суперконденсатора, но и его выдачу мощности.
Применение суперконденсаторов
Исследователи обнаружили, что их суперконденсатор сохранил стабильность производительности после более чем 100 000 циклов зарядки-разрядки. Кроме того, суперконденсатор продемонстрировал высокую прочность в условиях высокого напряжения.
Композитное волокно также показало высокую механическую гибкость, то есть его форму можно изменять путем прокатки и складывания. Эти характеристики означают, что суперконденсатор может использоваться вместо существующих аккумуляторных систем.
Исследователи доказали, что разработка пленкоподобных структур на основе этой технологии является коммерчески выгодной, что позволяет снизить производственные затраты и оптимизировать производственный процесс.
Это может позволить создавать устройства с быстрой зарядкой, срок службы которых превышает возможности современных технологий аккумуляторов.
Результаты исследования опубликованы в журнале Composites.
Sourse: interestingengineering.com
