0 |
В последнее время в мире существенно вырос интерес к внедрению функций хранения энергии в структурные материалы. Агентство ARPA-E (Advanced Research Project Agency for Energy) Министерства Энергетики США инвестировала в исследовательские проекты по этой теме 8,7 млн долл.
В статье, опубликованной 19 мая онлайн в журнале Nano Letters, Пинт (Cary Pint) и Вестовер (Andrew Westover) из лаборатории наноматериалов и энергетических устройств Университета Вандербильта сообщили, что созданный ими структурный суперконденсатор продемонстрировал способность запасать и высвобождать больше энергии, чем коммерческие суперконденсаторы, даже подвергнутый интенсивной статической нагрузке 3 кг на квадратный сантиметр и вибрационным ускорениям в 80 G — намного больше, чем испытывают лопатки турбин в реактивном двигателе.
Химические батареи превосходят суперконденсаторы по энергоемкости. Обычно это препятствует использованию последних в приложениях, где требуется подача энергии в течение более 10 секунд. Однако большие габариты и масса такого источника питания перестают быть критичным соображением если суперконденсатор выполняет роль структурного элемента конструкции корпуса ноутбука или автомобиля. В этом случае на первый план выходит способность этих устройств выдерживать миллионы циклов перезарядки — менее долговечные литий-ионные батареи тут непригодны, так как заменить вышедший из строй через пару лет структурный энергоноситель невозможно.
Прототип Пинта и Вестовера состоит из кремниевых электродов, внутренняя поверхность которых подвергнута химической обработке и приобрела пористую структуру. Электроды покрыты защитным слоем графеноподобного углерода и скреплены между собой полимерной пленкой, служащей источником заряженных частиц (ионов). Проникая в поры и застывая полимер образует прочную механическую связь.
«Главная проблема в конструировании нагружаемых суперконденсаторов заключается в предотвращении их расслоения, — говорит Вестовер. — Сочетание нанопористого материала с полимерным электролитом связывает слои воедино крепче, чем суперклей».
Отказ от кремния в структурных суперконденсаторах, по мнению авторов, вопрос лишь времени, поскольку прочностные аспекты конструкции многофункциональных источников питания диктуют необходимость применения других материалов, таких как углеродные нанотрубки и легкие пористые металлы, подобные алюминию.
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
0 |