Neue Graphenschicht zur Verdopplung der Speicherkapazität von Ultrakondensatoren

Neue Graphenschicht zur Verdopplung der Speicherkapazität von Ultrakondensatoren

Ingenieure und Wissenschaftler von der University of Texas in Austin, unter der Leitung von Rod Ruoff, einem Maschinenbauingenieur und Physikalischen Chemiker, haben eine einatomige dicke Kohlenstoffschicht, "Graphen" genannt, geschaffen und sie in elektrischen Speichersystemen eingesetzt B. Ultrakondensatoren, eine praktikable Möglichkeit zur Reinigung und effizienten Energiespeicherung.

Die Forscher glauben, dass ihr Durchbruch vielversprechend ist, dass Graphen die Kapazität bestehender Ultrakondensatoren, die mit einer ganz anderen Form von Kohlenstoff hergestellt werden, letztendlich verdoppeln könnte.

"Durch ein solches Gerät kann elektrische Ladung schnell auf den Graphenschichten gespeichert und von ihnen auch für die Lieferung von elektrischem Strom und damit von elektrischer Energie freigesetzt werden", sagt Rod Ruoff. "Es gibt Gründe zu der Annahme, dass die Fähigkeit, elektrische Ladung zu speichern, etwa doppelt so hoch sein kann wie bei herkömmlichen kommerziell genutzten Materialien. Wir arbeiten daran, ob diese Vorhersage im Labor bestätigt wird. "

Gegenwärtig gibt es zwei Methoden, um elektrische Energie zu speichern: in wiederaufladbaren Batterien und

Neue Graphenschicht zur Verdopplung der Speicherkapazität für Ultrakondensatoren 1

Ultrakondensatoren, die immer kommerzieller werden, aber noch nicht so bekannt sind wie die wiederaufladbaren Batterien. Ein Ultrakondensator kann in einer Vielzahl von Energiegewinnungs- und Speicheranwendungen verwendet werden und wird entweder selbst als primäre Energiequelle oder in Kombination mit Batterien oder Brennstoffzellen verwendet. Einige Vorteile von Ultrakondensatoren gegenüber herkömmlichen Energiespeichergeräten (wie Batterien) schließen ein: höhere Leistungsfähigkeit, längere Lebensdauer, einen größeren thermischen Betriebsbereich, leichtere, flexiblere Verpackung und geringere Wartung, sagt Ruoff.

Ruoff und sein Team bereiteten chemisch modifiziertes Graphenmaterial vor und konstruierten und prüften mit Hilfe verschiedener Arten von gewöhnlichen Elektrolyten Graphen-basierte Ultrakondensatorzellen. Die Menge an elektrischer Ladung, die pro Gewicht gespeichert wurde ("spezifische Kapazität" genannt), des Graphenmaterials hat bereits die Werte erreicht, die in bestehenden Ultrakondensatoren verfügbar sind, und die Modellierung legt die Möglichkeit nahe, die Kapazität zu verdoppeln.

"Unser Interesse rührt von den außergewöhnlichen Eigenschaften dieser atomreichen und elektrisch leitfähigen Graphenschichten her, da im Prinzip die gesamte Oberfläche dieses neuen Kohlenstoffmaterials in Kontakt mit dem Elektrolyten kommen kann", sagt Ruoff, der den Cockrell Family Regents Chair hält in Technik # 7. "Graphenes Oberfläche von 2630 m2 / Gramm (fast die Fläche eines Fußballfeldes in etwa 1/500 eines Pfunds Material) bedeutet, dass eine größere Anzahl von positiven oder negativen Ionen im Elektrolyt eine Schicht auf den resultierenden Graphenschichten bilden kann in außergewöhnlichen Mengen gespeicherter Ladung. "

Die neue Entdeckung könnte für die Speicherung von Strom für Hybrid- / Elektroautos, Straßenbahnen, Busse, Lastkraftwagen oder andere Geräte verwendet werden, die mit Strom gespeist werden müssen. Selbst Ihr Mobiltelefon könnte von diesen Graphit-basierten Ultrakondensatoren profitieren. Sie müssten es nicht mehr so ​​oft aufladen wie heute, und wenn Sie das täten, werden Sie es in wenigen Minuten oder sogar noch kürzer machen, weil Sie schnell aufladen können.

Auch die Speicherung von Wind- und Solarenergie ist nach Ansicht des Energieministeriums (Department of Energy, DOE), dass die Speicherung der Energie eines ihrer größten Probleme heute ist.

"Es ist zwar unwahrscheinlich, dass solch eine explosive Installation und Nutzung von Wind mit dieser Wachstumsrate für 20 Jahre fortfahren kann, aber man kann die Möglichkeiten sehen und auch über die Größenprobleme nachdenken", sagt Ruof. "Elektrische Energiespeicher werden zu einer kritischen Komponente, wenn sehr große Mengen an erneuerbarer elektrischer Energie erzeugt werden."

Quelle: Eurekalert

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