Áttörés az energiatárolásban: új szuperkondenzátorok

A Massachusetts Institute of Technology (MIT) új tanulmánya szerint az emberiség történetének két legelterjedtebb anyaga, a cement és a korom (hasonlóan a nagyon finom faszénhez) egy új, olcsó energiatároló alapvető nyersanyagává válhat. rendszer.

Az MIT kutatói azt találták, hogy ez a két anyag vízzel kombinálva szuperkondenzátorokat (elemek helyettesítőit) készíthet, amelyek elektromos energiát tárolhatnak. Állítólag ez a technológia képes megőrizni az energiahálózat stabilitását a megújuló energiaellátás ingadozásai ellenére, ezáltal elősegítve a megújuló energiaforrások, például a nap-, szél- és árapály-energia használatát.
 

A kutatók például azt mondják, hogy szuperkondenzátoraikat végső soron be lehet építeni egy ház betonalapjába, ahol egy egész nap energiát tárolhatnak nagyon kevés (vagy egyáltalán nem) költséggel, és továbbra is biztosítják az otthonhoz szükséges szerkezeti szilárdságot. A kutatók egy olyan betonút építését is elképzelik, amely érintésmentes töltést biztosít az ezen az úton közlekedő elektromos járművek számára.

A legújabb kutatási eredményeket a közelmúltban tették közzé a Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) folyóiratban.

A kondenzátor elvileg nagyon egyszerű eszköz, amely két elektrolitba merített, membránnal elválasztott vezetőképes lemezből áll. Amikor egy kondenzátorra feszültséget kapcsolunk, az elektrolitból származó pozitív töltésű ionok a negatív töltésű lemezen halmozódnak fel, míg a pozitív töltésű lemezek negatív töltésű ionokat halmoznak fel.

A lemezek közötti membrán miatt, amely megakadályozza a töltött ionok vándorlását, ez a töltések szétválása elektromos mezőt hoz létre a lemezek között, és a kondenzátor feltöltődik. Ez a két tábla hosszú ideig képes fenntartani ezt a töltéspárt, majd szükség esetén nagyon gyorsan biztosítani tudja azokat. A szuperkondenzátor olyan kondenzátor, amely rendkívül nagy mennyiségű töltést képes tárolni.
A kondenzátor által tárolt villamos energia mennyisége a vezetőképes lemez teljes felületétől függ. A csapat által kifejlesztett új szuperkondenzátor kulcsa a cement alapú anyagok előállításának módszerében rejlik, amelyek térfogatukon belüli sűrű és egymással összefüggő vezetőanyag-hálózatuk miatt rendkívül nagy belső felülettel rendelkeznek.

A kutatók ezt a célt úgy érték el, hogy nagy vezetőképességű kormot, cementport és vizet helyeztek a betonkeverékbe, és hagyták megszilárdulni. Amikor a víz reagál a cementtel, az természetesen elágazó hálózatot képez a szerkezetben, és ezekbe a terekbe a szén vándorol, lineáris szerkezetet hozva létre a megszilárdult cementben.

Ezek a szerkezetek villás szerkezetűek, a nagyobb ágak kisebb ágakat eredményeznek, és így tovább, végül nagyon nagy felületet képeznek egy viszonylag kis térfogati tartományon belül.
Ezután merítse ezt az anyagot egy szabványos elektrolit anyagba, például kálium-kloridba (egy sóba), amely töltött részecskéket biztosít, amelyek felhalmozódnak a szénszerkezeten. A kutatók azt találták, hogy két ebből az anyagból készült elektródát vékony tér- vagy szigetelőréteg választja el egymástól, és nagyon erős szuperkondenzátort képez.

A kutatók rámutatnak, hogy a cement és a korom két olyan anyag, amelynek története legalább kétezer éves. "Ha ezeket meghatározott módon kombinálod, vezetőképes nanokompozit anyagot kapsz, ekkor válik igazán érdekessé a dolog. Ráadásul a szükséges széntartalom nagyon kicsi, a keverék térfogatának mindössze 3 százalékát teszi ki, ami áteresztőképes. szénhálózat.
A kutatók szerint az ebből az anyagból készült szuperkondenzátorok nagy lehetőségeket rejtenek a világ megújuló energiára való átállásában. A fő nem kibocsátott energiaforrások, mint például a szélenergia, a napenergia és az árapály-energia, mind változó időpontokban termelik ki teljesítményüket, ami gyakran nincs összhangban a villamosenergia-felhasználás csúcsával. Ezért a villamos energia tárolásának módjai elengedhetetlenek.

A nagyméretű energiatároló rendszerek iránti igény nagyon nagy, a meglévő akkumulátorok pedig túl drágák, és főleg olyan anyagokra támaszkodnak, mint a lítium. A lítium kínálata korlátozott, ezért sürgősen szükség van olcsóbb alternatívákra. Ez az a hely, ahol a mi technológiánk nagyon ígéretes, mert a cement mindenhol jelen van” – mondták.
A kutatócsoport számításai szerint egy 45 köbméter méretű nanokormot adalékolt beton (amely körülbelül 3,5 méter átmérőjű kockának felel meg) elegendő kapacitással rendelkezik körülbelül 10-kilowattóra energia tárolására, ami a egy háztartás átlagos napi villamosenergia-fogyasztása. A beton szilárdságát megőrző képessége miatt az erre az anyagra épült házak egy napig tárolhatják a napelemek vagy szélmalmok által termelt energiát, és szükség esetén felhasználhatók. Ráadásul a szuperkondenzátorok töltési és kisütési sebessége sokkal gyorsabb, mint az akkumulátoroké.
A kutatók azt is elmondják, hogy ezt a technológiát kezdetben az elektromos hálózattól távol eső, elszigetelt otthonokban, épületekben vagy óvóhelyekben alkalmazzák, amelyeket cement szuperkondenzátorokhoz csatlakoztatott napelemek táplálhatnak.
Azt mondták, hogy a rendszer nagyon skálázható, mert az energiatároló kapacitás közvetlenül az elektróda térfogatának függvénye. Egy 1 mm vastag elektródából 1 m vastag elektródát alakíthatunk, és ezzel alapvetően az energiatároló kapacitásunkat bővíthetjük, a LED néhány másodperces világításától az egész ház áramellátásáig.

Cégünk a csúcsminőségű réz végsapkára, biztosítékcsatlakozók érintkezőire, (ELEKTROMOS JÁRMŰ) EV film kondenzátor gyűjtősínre, (NAP POWER) PV inverter gyűjtősínre, laminált gyűjtősínre, alumínium tokok új energia akkumulátorokhoz, réz/sárgaréz/alumínium/rozsdamentes acél gyártására összpontosít. Bélyegzőalkatrészek és egyéb elektromos termékek Fémbélyegző és -hegesztő összeállítás több mint 18 éve Kínában. Kisebb vállalkozásként indultunk, de mára az elektromos és fotovillamos ipar egyik vezető beszállítójává váltunk Kínában.

Ha bármilyen igénye van, forduljon hozzánk bizalommal és a lehető leghamarabb válaszolunk!