Об этом сообщает «КТРК» со ссылкой на SciTechDaily
Современные технологии, связанные с хранением энергии, находятся на стадии активных изменений, и одним из самых перспективных направлений является использование пластиковых суперконденсаторов. Эти устройства могут значительно изменить рынок возобновляемых источников энергии и ускорить переход на экологически чистые технологии.
Недавние разработки ученых из Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе (UCLA) открывают новые горизонты для суперконденсаторов, обеспечивая более высокую емкость и долговечность. В основе этих достижений лежит использование инновационного материала — ПЕДОТ (поли(3,4-этилендиокситиофен)), который значительно улучшает характеристики хранения энергии.
Прорыв в материалах для суперконденсаторов
Суперконденсаторы — это устройства, которые накапливают электрический заряд на поверхности материала, а не через медленные химические реакции, как в батареях. Это позволяет суперконденсаторам заряжаться и разряжаться за очень короткое время, что делает их идеальными для применения в таких областях, как гибридные и электрические транспортные средства.
Однако, чтобы такие устройства могли хранить больше энергии, необходимо увеличить площадь их поверхности. На этом этапе ученые столкнулись с проблемой традиционных материалов, таких как ПЕДОТ, который обладал ограниченной проводимостью и небольшой поверхностью для хранения энергии.
Новая технология, разработанная UCLA, решает эту проблему с помощью создания вертикальных нанофибров из ПЕДОТ, которые увеличивают поверхность материала в десятки раз. Эти нанофибры, напоминающие густую траву, позволяют значительно повысить емкость суперконденсаторов. Благодаря новой методике, поверхность ПЕДОТ теперь способна удерживать гораздо больше энергии, что является ключевым фактором для эффективного использования этих материалов в суперконденсаторах.
Секреты нового материала: как это работает?
Технология, используемая учеными UCLA, включает в себя процесс парофазного роста, который позволяет точно управлять формированием нанофибров ПЕДОТ. В результате этого процесса на графеновой подложке формируются вертикальные нанофибры, которые значительно увеличивают активную поверхность материала. Такие изменения структуры позволяют ПЕДОТ эффективно накапливать и удерживать больший заряд, обеспечивая высокую производительность суперконденсаторов.
Для создания этих нанофибров ученые использовали жидкость, содержащую оксид графена и хлорид железа, которые были подвергнуты воздействию паров прекурсоров. Этот метод позволяет получать не просто тонкий слой материала, а целую структуру с вертикальными, плотными нанофибрами, которые значительно превосходят традиционные ПЕДОТ материалы по всем ключевым параметрам. В итоге новый ПЕДОТ имеет электрическую проводимость, которая в 100 раз выше, чем у стандартных коммерческих образцов, что делает его гораздо более эффективным для хранения энергии.
Преимущества новых суперконденсаторов
Разработанные суперконденсаторы на основе ПЕДОТ могут значительно улучшить текущие технологии хранения энергии. Одним из главных достижений является их невероятная долговечность. В отличие от традиционных материалов, которые теряли свои свойства после нескольких тысяч циклов зарядки-разрядки, новые суперконденсаторы выдерживают до 100 000 циклов без значительного ухудшения характеристик. Это открывает широкие перспективы для их использования в системах, где требуется высокая степень надежности и долговечности.
Кроме того, новый материал обладает не только высокой проводимостью, но и увеличенной электролитической активной поверхностью, что позволяет существенно повысить эффективность устройства. Повышенная емкость, долговечность и эффективность делают эти суперконденсаторы идеальными для использования в современных энергетических системах, основанных на возобновляемых источниках энергии, таких как солнечные панели и ветрогенераторы.
Перспективы использования в промышленности и экологии
С помощью этих усовершенствованных суперконденсаторов можно существенно повысить эффективность хранения энергии, что станет ключевым фактором в развитии технологий возобновляемых источников энергии. Уже сейчас ученые и инженеры работают над тем, чтобы интегрировать эти устройства в энергетические системы, что позволит снизить зависимость от ископаемых источников энергии и ускорить переход на экологически чистые технологии. Благодаря своей высокой мощности и долговечности, суперконденсаторы на основе ПЕДОТ могут быть использованы в широком спектре устройств, от электроавтомобилей до энергетических хранилищ для домохозяйств и промышленных объектов.
Инновационные подходы к устойчивой энергии
Технология ПЕДОТ может стать одним из главных драйверов в сфере энергетики, а также сыграть важную роль в решении глобальных экологических проблем. Она обещает сделать суперконденсаторы не только эффективными, но и более доступными, что позволит существенно снизить стоимость использования возобновляемых источников энергии в будущем. Важно, что такие разработки открывают новый путь для устойчивого и экономически эффективного хранения энергии, что в свою очередь может сыграть ключевую роль в борьбе с изменениями климата и глобальными энергетическими кризисами.
Эти достижения в области материаловедения и энергетики открывают путь к инновационным решениям для более эффективного и устойчивого использования энергии, что может оказать значительное влияние на будущее технологий хранения энергии и их роль в переходе на чистые и возобновляемые источники.
Напомним, ранее мы писали о том, как Китай реагирует на торговые санкции США.
