Průlom v ukládání energie: Nové superkondenzátory

Podle nové studie Massachusettského technologického institutu (MIT) se dva nejběžnější materiály v historii lidstva, cement a saze (podobné velmi jemnému dřevěnému uhlí), mohou stát základními surovinami pro nové levné úložiště energie. Systém.

Výzkumníci z MIT zjistili, že tyto dva materiály se mohou spojit s vodou a vytvořit superkondenzátory (náhražky baterií), které mohou uchovávat elektrickou energii. Říká se, že tato technologie dokáže udržet stabilitu v energetické síti navzdory kolísání dodávek obnovitelné energie, čímž podporuje využívání obnovitelné energie, jako je solární, větrná a přílivová energie.
 

Výzkumníci například říkají, že jejich superkondenzátory mohou být nakonec integrovány do betonových základů domu, kde mohou skladovat energii na celý den za velmi nízké (nebo žádné) náklady a přesto poskytovat strukturální pevnost potřebnou pro dům. Vědci také předpokládají vybudování betonové silnice, která by umožnila bezkontaktní nabíjení elektromobilů jezdících po této silnici.

Nejnovější výsledky výzkumu byly nedávno zveřejněny v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Kondenzátor je principiálně velmi jednoduché zařízení, které se skládá ze dvou vodivých desek ponořených do elektrolytu a oddělených membránou. Když je na kondenzátor přivedeno napětí, kladně nabité ionty z elektrolytu se hromadí na záporně nabité desce, zatímco kladně nabité desky akumulují záporně nabité ionty.

Díky membráně mezi deskami, která brání migraci nabitých iontů, toto oddělení nábojů vytváří mezi deskami elektrické pole a kondenzátor se nabíjí. Tyto dvě desky dokážou udržet tuto dvojici nabití po dlouhou dobu a poté je v případě potřeby velmi rychle poskytnout. Superkondenzátor je kondenzátor, který dokáže uložit extrémně velké množství náboje.
Množství elektřiny, které může kondenzátor uložit, závisí na celkové ploše jeho vodivé desky. Klíč k novému superkondenzátoru vyvinutému týmem spočívá ve způsobu výroby materiálů na bázi cementu, které mají extrémně velký vnitřní povrch díky své husté a propojené síti vodivých materiálů v rámci svého objemu.

Konkrétně výzkumníci dosáhli tohoto cíle tím, že do betonové směsi umístili vysoce vodivé saze, cementový prášek a vodu a nechali ji ztuhnout. Když voda reaguje s cementem, přirozeně vytváří ve struktuře rozvětvenou síť a uhlík migruje do těchto prostorů a vytváří lineární strukturu ve ztvrdlém cementu.

Tyto struktury mají vidlicovitou strukturu s většími větvemi, které dávají vzniknout menším větvím a tak dále, což nakonec tvoří velmi velkou plochu v relativně malém rozsahu objemu.
Poté tento materiál ponořte do standardního elektrolytického materiálu, jako je chlorid draselný (sůl), který poskytuje nabité částice, které se hromadí na uhlíkové struktuře. Vědci zjistili, že dvě elektrody vyrobené z tohoto materiálu jsou odděleny tenkým prostorem nebo izolační vrstvou a tvoří tak velmi výkonný superkondenzátor.

Vědci poukazují na to, že cement a saze jsou dva materiály s historií minimálně dva tisíce let. "Když je spojíte specifickým způsobem, získáte vodivý nanokompozitní materiál, což je okamžik, kdy se věci stanou skutečně zajímavými. Navíc požadovaný obsah uhlíku je velmi malý, tvoří pouze 3 procenta objemu směsi, která může tvořit propustnou uhlíková síť.
Vědci tvrdí, že superkondenzátory vyrobené z tohoto materiálu mají velký potenciál pomoci světu při přechodu na obnovitelné zdroje energie. Hlavní zdroje neemisní energie, jako je větrná energie, sluneční energie a přílivová energie, všechny generují svůj výkon v proměnlivých časech, které jsou často v rozporu s maximální spotřebou elektřiny. Proto jsou metody skladování elektřiny zásadní.

Poptávka po velkokapacitních systémech skladování energie je velmi vysoká a stávající baterie jsou příliš drahé a spoléhají hlavně na materiály, jako je lithium. Zásoby lithia jsou omezené, takže naléhavě potřebujeme levnější alternativy. Tady je naše technologie velmi slibná, protože cement je všude,“ řekli.
Výzkumný tým vypočítal, že beton o velikosti 45 metrů krychlových (ekvivalent krychle o průměru přibližně 3,5 metru) by měl dostatečnou kapacitu pro uložení přibližně 10-kilowatthodin energie, což je považováno za průměrná denní spotřeba elektřiny domácnosti. Díky schopnosti betonu udržet si svou pevnost mohou domy postavené na tomto materiálu uchovávat energii generovanou solárními panely nebo větrnými mlýny po dobu jednoho dne a v případě potřeby ji použít. Navíc rychlost nabíjení a vybíjení superkondenzátorů je mnohem rychlejší než u baterií.
Výzkumníci také říkají, že počáteční použití této technologie může být v izolovaných domech, budovách nebo krytech daleko od elektrické sítě, které mohou být napájeny solárními panely připojenými k cementovým superkondenzátorům.
Řekli, že systém je velmi škálovatelný, protože kapacita akumulace energie je přímou funkcí objemu elektrody. Z elektrody o tloušťce 1 mm můžete udělat elektrodu o tloušťce 1 m, a tím v podstatě rozšířit kapacitu úložiště energie, od rozsvícení LED na několik sekund až po napájení celého domu.

Naše společnost se zaměřuje na špičkovou měděnou koncovku, pojistkové koncové kontakty, (ELEKTRICKÉ VOZIDLO) EV fóliovou kondenzátorovou přípojnici, (SOLAR POWER) PV invertorovou přípojnici, laminovanou přípojnici, hliníková pouzdra pro nové energetické baterie, měď/mosaz/hliník/nerezová ocel Lisovací díly a další elektrické produkty Montáž lisování a svařování kovů již více než 18 let v Číně. Začali jsme jako malý provoz, ale nyní jsme se stali jedním z předních dodavatelů v odvětví EV a PV v Číně.

Pokud máte nějaké potřeby, neváhejte nás kontaktovat a my vám odpovíme co nejdříve!