Preboj v shranjevanju energije: novi super kondenzatorji

Glede na novo študijo Massachusetts Institute of Technology (MIT) lahko dva najpogostejša materiala v človeški zgodovini, cement in saje (podobno kot zelo fino oglje), postaneta osnovni surovini za nov nizkocenovni hranilnik energije sistem.

Raziskovalci MIT so ugotovili, da se ta dva materiala lahko združita z vodo, da naredita superkondenzatorje (nadomestke za baterije), ki lahko shranjujejo električno energijo. Rečeno je, da lahko ta tehnologija vzdržuje stabilnost v energetskem omrežju kljub nihanjem v oskrbi z obnovljivo energijo in s tem spodbuja uporabo obnovljive energije, kot so sončna, vetrna in plimska energija.
 

Raziskovalci na primer pravijo, da je mogoče njihove superkondenzatorje na koncu integrirati v betonske temelje hiše, kjer lahko shranjujejo energijo za cel dan z zelo majhnimi stroški (ali brez) in še vedno zagotavljajo konstrukcijsko trdnost, ki je potrebna za dom. Raziskovalci predvidevajo tudi gradnjo betonske ceste, ki bi omogočala brezkontaktno polnjenje električnih vozil, ki se vozijo po tej cesti.

Najnovejše raziskave so bile nedavno objavljene v Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Kondenzator je načeloma zelo preprosta naprava, sestavljena iz dveh prevodnih plošč, potopljenih v elektrolit in ločenih z membrano. Ko na kondenzator dovedemo napetost, se pozitivno nabiti ioni iz elektrolita kopičijo na negativno nabiti plošči, medtem ko pozitivno nabite plošče kopičijo negativno nabite ione.

Zaradi membrane med ploščama, ki preprečuje selitev nabitih ionov, ta ločitev nabojev ustvari električno polje med ploščama in kondenzator postane nabit. Ti dve plošči lahko vzdržujeta ta par nabojev dolgo časa in ju nato zagotovita zelo hitro, ko je to potrebno. Superkondenzator je kondenzator, ki lahko shrani izjemno velike količine naboja.
Količina električne energije, ki jo kondenzator lahko shrani, je odvisna od skupne površine njegove prevodne plošče. Ključ do novega superkondenzatorja, ki ga je razvila ekipa, je v metodi izdelave materialov na osnovi cementa, ki imajo izjemno veliko notranjo površino zaradi svoje goste in medsebojno povezane mreže prevodnih materialov znotraj njihove prostornine.

Natančneje, raziskovalci so ta cilj dosegli tako, da so visoko prevodne saje, cementni prah in vodo dali v betonsko mešanico in pustili, da se strdi. Ko voda reagira s cementom, naravno oblikuje razvejano mrežo v strukturi, ogljik pa migrira v te prostore in tvori linearno strukturo v strjenem cementu.

Te strukture imajo razcepljeno strukturo, pri čemer večje veje povzročijo manjše veje in tako naprej, kar na koncu tvori zelo veliko površino v razmeroma majhnem obsegu volumna.
Nato ta material potopite v standardni elektrolitski material, kot je kalijev klorid (sol), ki zagotavlja nabite delce, ki se kopičijo na ogljikovi strukturi. Raziskovalci so ugotovili, da sta dve elektrodi iz tega materiala ločeni s tankim prostorom ali plastjo izolacije, ki tvorita zelo močan superkondenzator.

Raziskovalci poudarjajo, da sta cement in saje materiala z vsaj dva tisočletno zgodovino. "Ko jih kombinirate na določen način, dobite prevoden nanokompozitni material, takrat stvari postanejo resnično zanimive. Poleg tega je zahtevana vsebnost ogljika zelo majhna in predstavlja le 3 odstotke prostornine mešanice, ki lahko tvori prepustno karbonsko mrežo.
Raziskovalci pravijo, da imajo superkondenzatorji iz tega materiala velik potencial pri pomoči svetu pri prehodu na obnovljivo energijo. Glavni viri neemisijske energije, kot so vetrna energija, sončna energija in energija plimovanja, vsi ustvarjajo svojo proizvodnjo ob različnih časih, ki pogosto niso v skladu z največjo porabo električne energije. Zato so metode shranjevanja električne energije bistvenega pomena.

Povpraševanje po obsežnih sistemih za shranjevanje energije je zelo veliko, obstoječe baterije pa so predrage in so v glavnem odvisne od materialov, kot je litij. Dobava litija je omejena, zato obstaja nujna potreba po cenejših alternativah. Tukaj je naša tehnologija zelo obetavna, saj je cement povsod, «so rekli.
Raziskovalna skupina je izračunala, da bi imel 45 kubičnih metrov velik nano saje dopiran beton (enakovredno kocki s premerom približno 3,5 metra) zadostno zmogljivost za shranjevanje približno 10-kilovatnih ur energije, kar velja za povprečna dnevna poraba električne energije v gospodinjstvu. Zaradi sposobnosti betona, da ohranja svojo trdnost, lahko hiše, zgrajene iz tega materiala, za en dan shranijo energijo, ki jo ustvarijo sončni kolektorji ali vetrnice, in jo uporabijo, ko je to potrebno. Poleg tega je hitrost polnjenja in praznjenja superkondenzatorjev veliko hitrejša kot pri baterijah.
Raziskovalci prav tako pravijo, da je začetna uporaba te tehnologije morda v izoliranih domovih, zgradbah ali zavetiščih daleč od električnega omrežja, ki se lahko napaja iz sončnih kolektorjev, povezanih s cementnimi superkondenzatorji.
Rekli so, da je sistem zelo razširljiv, ker je zmogljivost shranjevanja energije neposredna funkcija volumna elektrode. Elektrodo debeline 1 mm lahko spremenite v elektrodo debeline 1 m in s tem lahko v bistvu povečate svojo zmogljivost shranjevanja energije, od prižiganja LED za nekaj sekund do napajanja celotne hiše.

Naše podjetje je osredotočeno na vrhunsko bakreno končno kapico, kontakte za varovalke, (ELEKTRIČNO VOZILO) EV Film Capacitor BusBar, (SOLAR POWER) PV inverter BusBar, laminirano vodilo, aluminijasta ohišja za nove energetske baterije, baker/medenina/aluminij/nerjaveče jeklo Žigosanje delov in drugih električnih izdelkov Metalno štancanje in varilni sklop že več kot 18 let na Kitajskem. Začeli smo kot majhno podjetje, zdaj pa smo postali eden vodilnih dobaviteljev v industriji električnih in fotovoltaičnih vozil na Kitajskem.

Če imate kakršne koli potrebe, vas prosimo, da nas kontaktirate in odgovorili vam bomo v najkrajšem možnem času!