Traditsioonilise paberi valmistamise protsessiga loodud grafeeni superkondensaatorid konkureerivad pliiakude mahutavusega

Kondensaatorid (mitte grafeeni omad)

Austraalia Monashi ülikooli materjaliinsenerid on välja töötanud meetodi grafeeni superkondensaatorite tootmiseks, millel on sama energiatihedus kui pliiakulil teie auto kapoti all. Need superkondensaatorid pole mitte ainult umbes 10 korda energiasäästlikumad kui kommertsseadmed, vaid ka superkondensaatorite sees oleva grafeeni tootmise meetod näib olevat uudne. Inseneride sõnul kasutasid nad protsessi, mis sarnaneb tavapärasele paberitootmisele - ning et seda saab hõlpsasti ja kulutõhusalt suurendada grafeeni ja grafeenil põhinevate superkorgide kaubanduslikuks tootmiseks.

Superkondensaatorid on põhimõtteliselt väikesed patareid, mida saab peaaegu kohe laadida ja tühjaks laadida. Kuigi selle tulemuseks on väga suur võimsustihedus (palju vatti), on nende energiatihedus üldiselt väga madal (vatt-tunnid). Tavapärase superkondensaatori puhul räägime võimsustihedusest, mis on 10–20 korda suurem kui tavaline liitiumioon- või pliiakud - kuid tagaküljel on energiatihedus 10–20 korda halvem. Lühidalt öeldes on superkondensaatorid suurepärased, kui vajate lühikest energiapuhangut - näiteks kiiret kiirendust auto kineetilise energia taastamise süsteem (KERS) - kuid kasutu igapäevase olmeelektroonika, nagu teie nutitelefoni, toitmiseks.



Grafeen

Grafeen võib seda kõike muuta. Elektrokeemilise kondensaatori poolt salvestatud energia hulk on tihedalt seotud elektroodidega kokku puutuva laengut kandva elektrolüüdi kogusega. Mida suurem on elektroodide pind, seda rohkem saab elektroodidele adsorbeeruda (kinnitada) laengut kandvaid ioone, hoides seega rohkem energiat. Ilmselt näete, kuhu see suundub. Kuna grafeen on teadaolevalt kõige õhem aine, on see võimeline pakkuma hämmastavalt suurt pinda; kusagil suurusjärgus tuhandeid ruutmeetreid (see on mitu tenniseväljakut) grammi kohta. Pindala on nii suur, et grafeeni abil saaks luua superkondensaatoreid, mis ületaksid tohutu energiatiheduse lõhe superkorgide ja patareide vahel, säilitades samas tohutu võimsustiheduse.

See on teooria, igatahes. Muidugi, nagu ka kõigi muude grafeeni puhul, on probleem selles, et kaubandusliku kvaliteediga grafeeni on endiselt väga raske massiliselt toota. Monashi insenerid väidavad siiski, et on selle probleemi lahendanud, kasutades lahenduspõhist protsessi, mis on 'sarnane traditsioonilises paberitootmises kasutatuga'. Põhimõtteliselt alustavad nad grafiit (grafeen) oksiidist, mis hüdrasiini ja ammoniaagi lahuse abil redutseeritakse madala kvaliteediga grafeenihelvesteks. Seejärel lisatakse segule elektrolüüt ja lahusti. Segu kuivades aurustub lenduv lahusti, põhjustades kapillaaride toimel grafeenihelbeid koos iga helbe vahele kiilunud elektrolüüdiga. Lõpuks jääb inseneridele midagi, mis meenutab musta paberilehte - miljonid grafeenikihid, lukustamata hulgaliselt laengut kandvat elektrolüüdi.



Grafeen

Kapillaarne tegevus imeb grafeeni helbed kokku, luues tiheda struktuuri, mis sarnaneb paberiga

Elektrokeemiliseks kondensaatoriks vormituna on selle paberilaadse materjali mahuenergia tihedus peaaegu 60 vatt-tundi liitri kohta (Wh / l), mis on peaaegu võrreldav pliiakuga. See säilitab umbes 90% oma mahtuvusest pärast 50 000 laadimis- ja tühjendamistsüklit ning 300 tunni pärast hoiab see isegi 90% laadimisest.

Töö juhtinud professor Dan Li ütleb: „Oleme loonud makroskoopilise grafeenimaterjali, mis on samm varasemast saavutatust kaugemale. See on peaaegu laborist kaubanduse arendamise etapis. ” Millal need grafeenkondensaatorid turule tulevad, pole ühtegi sõna, kuid grafiidoksiidi lahusel põhinev keemiline redutseerimine on üks tõenäolisemaid grafeeni turustamise viise.



Copyright © Kõik Õigused Kaitstud | 2007es.com