Gjennombrudd innen energilagring: Nye superkondensatorer

I følge en ny studie fra Massachusetts Institute of Technology (MIT), kan de to vanligste materialene i menneskets historie, sement og kullsvart (ligner på veldig fint trekull), bli de grunnleggende råvarene for en ny, rimelig energilagring system.

MIT-forskere har funnet ut at disse to materialene kan kombineres med vann for å lage superkondensatorer (erstatninger for batterier), som kan lagre elektrisk energi. Det sies at denne teknologien kan opprettholde stabilitet i energinettet til tross for svingninger i fornybar energiforsyning, og dermed fremme bruken av fornybar energi som sol-, vind- og tidevannskraft.
 

For eksempel sier forskere at superkondensatorene deres til slutt kan integreres i betongfundamentet til et hus, hvor de kan lagre energi for en hel dag til svært liten (eller ingen) kostnad og fortsatt gi den strukturelle styrken som kreves for hjemmet. Forskerne ser også for seg å bygge en betongvei som kan gi berøringsfri lading for elbiler som kjører på denne veien.

De siste forskningsresultatene er nylig publisert i Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

En kondensator er en veldig enkel enhet i prinsippet, bestående av to ledende plater nedsenket i elektrolytten og atskilt med en membran. Når en spenning påføres en kondensator, akkumuleres positivt ladede ioner fra elektrolytten på den negativt ladede platen, mens positivt ladede plater akkumulerer negativt ladede ioner.

På grunn av at membranen mellom platene hindrer migrering av ladede ioner, skaper denne separasjonen av ladninger et elektrisk felt mellom platene, og kondensatoren blir ladet. Disse to brettene kan opprettholde dette paret med ladninger i lang tid og deretter gi dem veldig raskt når det trengs. En superkondensator er en kondensator som kan lagre ekstremt store mengder ladning.
Mengden elektrisitet en kondensator kan lagre avhenger av det totale overflatearealet til dens ledende plate. Nøkkelen til den nye superkondensatoren utviklet av teamet ligger i en metode for å produsere sementbaserte materialer, som har ekstremt høy indre overflate på grunn av deres tette og sammenkoblede ledende materialenettverk innenfor volumet.

Spesielt oppnådde forskere dette målet ved å plassere svært ledende kjønrøk, sementpulver og vann i en betongblanding og la den stivne. Når vann reagerer med sement, danner det naturlig et forgreningsnettverk i strukturen, og karbon migrerer inn i disse rommene, og danner en lineær struktur i den herdede sementen.

Disse strukturene har en gaffelstruktur, med større grener som gir opphav til mindre grener, og så videre, og danner til slutt et veldig stort overflateareal innenfor et relativt lite volumområde.
Senk deretter dette materialet i et standard elektrolyttmateriale, for eksempel kaliumklorid (et salt), som gir ladede partikler som samler seg på karbonstrukturen. Forskere har funnet ut at to elektroder laget av dette materialet er atskilt med et tynt mellomrom eller isolasjonslag, og danner en veldig kraftig superkondensator.

Forskere påpeker at sement og kjønrøk er to materialer med en historie på minst to tusen år. "Når du kombinerer dem på en bestemt måte, får du et ledende nanokomposittmateriale, og det er da ting virkelig blir interessant. Dessuten er det nødvendige karboninnholdet veldig lite, og utgjør bare 3 prosent av blandingsvolumet, som kan danne en permeabel karbonnettverk.
Forskere sier at superkondensatorer laget av dette materialet har et stort potensial for å hjelpe verden med å gå over til fornybar energi. De viktigste kildene til ikke-utslippsenergi, som vindenergi, solenergi og tidevannsenergi, genererer alle sin produksjon på variable tidspunkter, som ofte er inkonsistente med toppen av elektrisitetsforbruket. Derfor er metoder for å lagre elektrisitet avgjørende.

Etterspørselen etter storskala energilagringssystemer er svært høy, og eksisterende batterier er for dyre og er hovedsakelig avhengige av materialer som litium. Tilgangen på litium er begrenset, så det er et akutt behov for billigere alternativer. Det er her teknologien vår er veldig lovende fordi sement er overalt, sa de.
Forskerteamet beregnet at en 45 kubikkmeter stor nano carbon black-dopet betong (tilsvarer en kube med en diameter på ca. 3,5 meter) ville ha tilstrekkelig kapasitet til å lagre ca. 10-kilowatttimer med energi, som regnes som gjennomsnittlig daglig strømforbruk i en husholdning. På grunn av betongens evne til å opprettholde sin styrke, kan hus bygget på dette materialet lagre energien som genereres av solcellepaneler eller vindmøller i en dag og brukes ved behov. Dessuten er lade- og utladingshastigheten til superkondensatorer mye raskere enn for batterier.
Forskere sier også at den første bruken av denne teknologien kan være i isolerte hjem, bygninger eller tilfluktsrom langt fra strømnettet, som kan drives av solcellepaneler koblet til sement-superkondensatorer.
De sa at systemet er veldig skalerbart fordi energilagringskapasiteten er en direkte funksjon av elektrodevolumet. Du kan gjøre om en 1 mm tykk elektrode til en 1 m tykk elektrode, og ved å gjøre det kan du i bunn og grunn utvide energilagringskapasiteten din, fra å lyse opp en LED i noen sekunder til å levere strøm til hele huset.

Vårt firma er fokusert på toppkvalitets endelokk av kobber, sikringsterminalkontakter, (ELEKTRISK KJØRETØY) EV-filmkondensatorsamleskinne, (SOLARKRAFT) PV-inverterskinne, laminert samleskinne, aluminiumskasser for nye energibatterier, kobber/messing/aluminium/rustfritt stål Stempling deler og andre elektriske produkter Metall stempling og sveisemontering i over 18 år i Kina. Vi startet som en liten virksomhet, men har nå blitt en av de ledende leverandørene innen el- og solcelleindustrien i Kina.

Hvis du har noen behov, kan du gjerne kontakte oss og vi vil svare så snart som mulig!