Углеродная пена: ключевой компонент улучшенной батареи?

Эко­ло­гич­нее, дешевле, мощ­нее с более дол­гим сро­ком службы. Кто бы не хотел поль­зо­ваться таким аккумулятором?

Иссле­до­ва­тели из Мичи­ган­ского Тех­но­ло­ги­че­ского Уни­вер­си­тета рабо­тают над этим. Их изоб­ре­те­ние зву­чит как: асим­мет­рич­ный кон­ден­са­тор, новый тип устрой­ства хра­не­ния элек­три­че­ства, кото­рый напо­ло­вину кон­ден­са­тор, напо­ло­вину батарея.

Кон­ден­са­торы накап­ли­вают элек­три­че­ский заряд и имеют важ­ные пре­иму­ще­ства: они лег­кие и их можно пере­за­ря­жать (и раз­ря­жать) быстро и почти бес­ко­неч­ное число раз. Кроме того, они про­из­во­дят очень мало тепла, что явля­ется клю­че­вой осо­бен­но­стью для элек­трон­ных устройств. Однако, они могут исполь­зо­вать лишь около поло­вины их накоп­лен­ного заряда.
Бата­реи, с дру­гой сто­роны, хра­нят элек­три­че­скую энер­гию хими­че­ски и могут отда­вать ее в тече­ние дли­тель­ных пери­о­дов с посто­ян­ным напря­же­нием. И они, как пра­вило, хра­нят больше энер­гии, чем кон­ден­са­тор. Но акку­му­ля­торы тяжелы и тре­буют вре­мени для зарядки.

Асим­мет­рич­ные кон­ден­са­торы объ­еди­няют луч­шие каче­ства обоих устройств. На кон­ден­са­торе энер­гия запа­са­ется с помо­щью элек­тро­ли­зо­ван­ных ионов, кото­рые физи­че­ски при­тя­ги­ва­ются к заря­жен­ной поверх­но­сти угле­род­ного анода. В соче­та­нии с акку­му­ля­тор­ным като­дом, эта кон­струк­ция обес­пе­чи­вает уве­ли­че­ние емко­сти почти в два раза по срав­не­нию со стан­дарт­ным кон­ден­са­то­ром.
Затем, иссле­до­ва­тели из Мичи­гана допол­нили устрой­ство бата­реи, чтобы еще больше улуч­шить асим­мет­рич­ный кон­ден­са­тор.
Их катод зави­сит от гид­рок­сида никеля, того же мате­ри­ала, кото­рый исполь­зу­ется в  никель-кадмиевых или никель-металл-гидридных акку­му­ля­то­рах. “В боль­шин­стве бата­рей, содер­жа­щих гид­рок­сид никеля, метал­ли­че­ский никель слу­жит под­держ­кой тока кол­лек­тора”,- ска­зал про­фес­сор химии Бахне Кор­ниль­сен (Bahne Cornilsen), кото­рый изу­чал элек­троды из никеля в тече­ние несколь­ких лет, пер­во­на­чально при под­держке NASA. Несколько лет назад, команда Тех­но­ло­ги­че­ского Уни­вер­си­тета полу­чила воз­мож­ность экс­пе­ри­мен­ти­ро­вать с чем-то дру­гим. Они решили заме­нить никель угле­род­ной пеной.
Угле­род­ная пена имеет пре­иму­ще­ства по срав­не­нию с нике­лем. “Она легче и дешевле, поэтому мы поду­мали, может быть, мы могли бы исполь­зо­вать ее, запол­нив отвер­стия гид­рок­си­дом никеля”,- ска­зал Тони Род­жерс (Tony Rogers), доцент кафедры хими­че­ских тех­но­ло­гий.
Угле­род­ная пена имеет много отвер­стий для запол­не­ния. “Угле­род­ная пена, кото­рую мы исполь­зуем, имеет пори­стость 72 про­цента”,- доба­вил Род­жерс. “Это озна­чает, что 72 про­цента ее объ­ема состав­ляет пустое про­стран­ство, так что есть много места для гид­рок­сида никеля. Пена также может быть изго­тов­лена из воз­об­нов­ля­е­мой био­массы, и это при­вле­ка­тельно”.
Но сколько раз вы можете раз­ря­дить и заря­дить ваши новые асим­мет­рич­ные кон­ден­са­торы? Никто не знает, до сих пор они не были в состо­я­нии посчи­тать их. “Мы достигли более 127 000 цик­лов”,- отме­тил Роджерс.

Асим­мет­рич­ный кон­ден­са­тор может заря­жаться и раз­ря­жаться быст­рее, чем нор­маль­ные бата­реи, что делает его полез­ным для реку­пе­ра­тив­ного тор­мо­же­ния.

По дан­ным Michigan Technological University

© 2011 Мир Инно­ва­ций

Похожие новости

• Ноябрь 20, 2011 -- Орбитальные электростанции
• Апрель 23, 2012 -- Изобретатель Билл Стоун разрабатывает робота для бурения льдов Европы
• Апрель 23, 2012 -- IВM изобретает аккумулятор, который дышит кислородом
• Апрель 17, 2012 -- В Омской области дома переведут на солнечное отопление
• Апрель 14, 2012 -- Гибридная солнечная панель отапливает дом и производит электричество