Видео-презентация Ecology
Концепция Экопоселения

Наноконденсатор увеличивает емкость в 100 раз



Электростатические наноконденсаторы в нанопористой пленке оксида алюминия (темно-желтый), образованные последовательным напылением атомных слоев металла (синий цвет), диэлектрика (желтый) и снова металла.

Прошедшая неделя оказалась богатой на новые технологии хранения энергии. Сначала – новость о разработке жидких батарей высокой мощности, потом – литиевые батареи, характеристиками похожие на конденсаторы. Теперь конденсатор, характеристиками похожий на аккумулятор. Исследователи Университета Мериленда и Корейский Институт передовой науки и технологии (KAIST) разработал суперконденсатор, содержащий 10 миллиардов наноразмерных конденсаторов на квадратный сантиметр, что даёт площадь поверхности, в 250 раз большую, чем у обычного конденсатора сопоставимого размера. Нано-суперконденсатор разрабатывается главным образом как часть новой гибридной конденсаторно-аккумуляторной системы хранения энергии для электромобилей.

Устройства для хранения электрической энергии делятся на три категории. Аккумуляторные батареи, например – литиево-ионные, запасают большое количество энергии, но могут обеспечивать большую мощность и быстрый разряд. Электрохимические конденсаторы, также основанные на электрохимических процессах, обеспечивают высокую мощность, но при относительно низкой удельной емкости. Напротив, электростатические конденсаторы работают исключительно за счет физических процессов и запасают заряд на поверхностях двух проводников, разделенных слоем изолятора. Они обеспечивают быстрый заряд-разряд и высокую мощность, но крайне низкую удельную емкость.Лучшие модели существующих конденсаторов имеют удельную энергоемкость примерно в 10 раз меньшую, чем у обычного аккумулятора, зато их удельная мощность от 10 до 100 раз больше.

Исследовательская группа Мериленда/KAIST разработала новую конструкцию электростатического конденсатора, позволяющую увеличить удельную емкость подобных устройств более чем в 100 раз, сохраняя высокие мощностные характеристики.

Энергоемкость современных суперконденсаторов колеблется от 0,5 до 30 ВтЧ /кг, для сравнения, обычные свинцово-кислотные аккумуляторы имеют емкость порядка 30-40 ВтЧ/кг, а современные литиево-ионные – порядка 160ВтЧ/кг. В автомобиле бензин содержит порядка 12000 ВтЧ/кг, что при эффективности передачи от бензобака к колесам даёт эффективную плотность энергии в 1800 ВтЧ/кг.

Процесс производства происходит следующим образом: на листе алюминиевой фольги с помощью создается сетка нано-пор. Каждая нанопора имеет 50 нанометров в диаметре и до 30 нанометров в глубину. Сверху наносится два слоя нитрида титана (TiN), разделенные слоем изолятора, и еще один слой алюминиевой фольги. Два внешних слоя фольги действуют как электрические контакты.

Исследователи создали опытные конденсаторы размером 125 микрометров, каждый содержащий миллион наноконденсаторов. Есть еще большие проблемы с масштабированием опытного образца – как сделать пластины, содержащие миллиарды, а не миллионы наноконденсаторов, можно ли их эффективно соединить вместе для храненя больших зарядов. Команда исследователей пока решает, как именно коммерциализировать свое изобретение. Гибридная аккумуляторно-конденсаторная энергоустановка для электромобилей должна состоять из множества конденсаторных панелей, собранных в батарею. Конденсаторные панели также можно интегрировать в солнечные панели или плоские ЖК-дисплеи любой портативной электроники.


Источник: ecogeek.ru с сылкой на NanoCenter


ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ
Пятница, 18 Сентябрь 2009 г. 9:45
Просмотров: 7766

Читайте так же

Российские учёные подвели итоги эксперимента, который длился 24 года в лесах Подмосковья. На протяжении этого времени би...
67
Мостовая гигантов — необычное природное явление, которое никого не оставит равнодушным, ведь кажется, что создано оно не...
84
Стоит мальчик лет девяти на обочине у трассы. Продает грибы. Подъезжаем. Покупаю лисички. Интересуюсь:- А что же ты один...
120
Любопытные сведения о древних поселениях, которые существовали в Сибири и на Алтае ещё до массового прихода сюда русских...
197