Композит из графена и углеродных нанотрубок позволяет запасать энергию

      Комментарии к записи Композит из графена и углеродных нанотрубок позволяет запасать энергию отключены

Композит из графена и углеродных нанотрубок позволяет запасать энергию

Группа исследователей из америки внесла предложение конструкцию нового суперконденсатора микроскопических размеров, электрохимические особенности которого смогут быть нужны в создании портативных электронных инструментов и устройств для преобразования энергии из возобновляемых источников.

Их суперконденсаторы складываются из страниц графена и углеродных нанотрубок. Как показывают опыты,

такие устройства разрешают запасти вдвое больше энергии на единицу количества, чем классические алюминиевые конденсаторы.

Конденсаторы – это устройства, разрешающие накапливать и сохранять заряд. Суперконденсаторы, они же двухслойные либо электрохимические конденсаторы, смогут сохранять значительно больше энергии за счет формирования двойного слоя при подаче внешнего напряжения на границе электролита и электрода.

Рис. 1. Схематическое изображение и СТМ-скан материала, складывающегося из графена и углеродных нанотрубок.

Потому, что со временем спрос на портативные электронные устройства лишь возрастает, исследователи обращают все больше внимания на микроконденсаторы для хранения энергии. Не смотря на то, что с позиций потенциального применения в этих устройствах было изучено большое количество разных материалов (включая производные графена), ни один из них не есть совместимым с задачей линейной фильтрации переменного напряжения с частотой 120 Гц.

Необходимо подчеркнуть, что линейная фильтрация разрешает сглаживать так именуемые остатки пульсации напряжения. Такая фильтрация особенно ответственна при применении энергии из возобновляемых источников, например, при питании устройства от турбины ГЭС либо посредством ветра, потому, что тут частоты смогут варьироваться, в зависимости от скорости потока воды либо воздуха. Из-за несовместимости предлагавшихся ранее разработок с отфильтрованным напряжением, в таких приложениях на сегодня значительно чаще употребляются алюминиевые электролитические конденсаторы, недочётом которых есть низкая плотность запасаемой энергии.

Суперконденсаторы имели возможность бы отыскать в данной сфере широчайшее использование. Но с их применением связана одна значительная неприятность. Эффективность фильтрации напряжения в большинстве случаев характеризуется таким параметром, как фазовый угол электрического сопротивления на частоте 120 Гц. И фазовый угол суперконденсаторов, создававшихся до сих пор в коммерческих масштабах, на частоте 120 Гц близок к 0 градусов.

Но группа исследователей из Rice University (США) внесла предложение конструкцию суперконденсатора, не владеющую этим недочётом. В соответствии с совершённым ими опытам,

суперконденсаторы, организованные из страниц графена (двумерного материала из углерода, атомы которого образуют гексагональную кристаллическую решетку) и углеродных нанотрубок, демонстрируют фазовый угол более –81,5 градусов при частоте в 120 Гц, что соизмеримо с параметрами применяемых на данный момент алюминиевых электролитических конденсаторов.

Как утверждают сами ученые, столь большой фазовый угол вероятен благодаря практически бесшовному соединению графена и нанотрубок. Как показывают расчеты, новое устройство имеет емкость до 2,16 мкФ на квадратный сантиметр в водном электролите и до 3,93 мкФ на квадратный сантиметр в ионных, так, его параметры сравнимы с чертями современных коммерческих суперконденсаторов.

Наряду с этим скорость разряда новых конденсаторов образовывает 400 В/с, что в много раз превышает скорость разряда, замечаемую в большинстве суперконденсаторов.

Вышеупомянутые характеристики, согласно мнению ученых, означают, что такие гибридные устройства смогут стать в будущем совершенными дискретными источниками энергии для применения в портативной электронике.

Потому, что предложенный в качестве структурного элемента этого устройства трехмерный материал владеет высокой электропроводностью и относительно громадной площадью поверхности, в скором времени ученые собираются оценить возможность его применения в других вариантах суперконденсаторов, например, в передовых литий-ионных батареях.

Подробные результаты работы ученых размещены в издании Nano Letters.

Углеродные нанотрубки


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: