结构超电容器将取代电池

是否有可能设想一个未来,即电子设备将摆脱电池、电线、插座、叉子以及一般来自任何外部电源? 今天,这种前景对普通人来说似乎是不可思议的,但科学家们却相当认真地对待它.

在笔记本电脑、电动车辆底盘或住宅墙上储存电能,将使范德比尔特大学纳米材料和能源装置实验室研究人员开发的小型非说明性灰色板块成为可能。

“这一装置首次表明,我们能够创造出能够储存和放出大量电力的材料,而这些材料却暴露在普通的静态负荷和震动或冲击等动态力之下。”

由研究生安德鲁·韦斯托弗和平特所开发的新装置是一种超电容器,通过从多孔材料的表面收集电荷离子来储存能量,这与使用化学反应的电池不同. 因此,超电容器可以在数秒内而不是数小时内充电并放电,使上百万个充电放电周期运行,而不是像电池那样有上千个.



在2014年5月19日发表于"Nano Letters"期刊上的一份工作报告中,平特和威斯多佛写道,他们新的结构(负载)超电容器在承受每平方英寸(0.303 MPa)高达44磅的力压时会完美无缺地工作,存储并放出电荷,而振荡加速超过80克,大大超过喷气发动机体验的涡轮叶片. 机械强度不影响其储能能力.

新的超电容器看起来像由硅电极所制成的薄灰色板被化学处理后使纳米级毛孔在它们内部形成. 外,电极会保护一多肽层的碳. 电极之间是握有电荷离子并发挥与电池中电解质相同作用的聚合膜. 当被压缩后,聚合物会穿透电极的微小毛孔,如被熔化的起司会被紧紧地压入三明治薄饼.



在冷却和硬化后,聚合物变得极其耐用. 负载超电容器开发的最大问题 威斯多佛称防止他们的分层. 但是研究者还是能够应付的. 该研究生说,“纳米聚物与聚合电解质的结合比超级胶质的结合更为强烈。”

超电容器明显落后于锂-离子电池的特定容量. 为了在同样多的能量上操作,电容器必须比电池大得多,更重. 但是,虽然超电容器储存的能量是能量的十倍,但是它持续了一千倍.

研究者认为,由于它的特性,硅结构超电容器是理想的用于消费电子闭塞和太阳能板. 然而,平特和韦斯多弗认为其建造的通则可以被转移到其他材料上,如碳纳米管或铝.



资料来源:facepla.net。