Επανάσταση στην αποθήκευση ενέργειας: Νέοι σούπερ πυκνωτές

Σύμφωνα με μια νέα μελέτη του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT), τα δύο πιο κοινά υλικά στην ανθρώπινη ιστορία, το τσιμέντο και η αιθάλη (παρόμοια με το πολύ λεπτό κάρβουνο), μπορεί να γίνουν οι βασικές πρώτες ύλες για μια νέα αποθήκευση ενέργειας χαμηλού κόστους. Σύστημα.

Οι ερευνητές του MIT ανακάλυψαν ότι αυτά τα δύο υλικά μπορούν να συνδυαστούν με νερό για να δημιουργήσουν υπερπυκνωτές (υποκατάστατα μπαταριών), οι οποίοι μπορούν να αποθηκεύσουν ηλεκτρική ενέργεια. Λέγεται ότι αυτή η τεχνολογία μπορεί να διατηρήσει σταθερότητα στο ενεργειακό δίκτυο παρά τις διακυμάνσεις στον εφοδιασμό ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, προωθώντας έτσι τη χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας όπως η ηλιακή, η αιολική και η παλιρροιακή ενέργεια.
 

Για παράδειγμα, οι ερευνητές λένε ότι οι υπερπυκνωτές τους μπορούν τελικά να ενσωματωθούν στη τσιμεντένια βάση ενός σπιτιού, όπου μπορούν να αποθηκεύουν ενέργεια για μια ολόκληρη μέρα με πολύ μικρό (ή καθόλου) κόστος και να παρέχουν τη δομική αντοχή που απαιτείται για το σπίτι. Οι ερευνητές οραματίζονται επίσης την κατασκευή ενός τσιμεντένιου δρόμου που μπορεί να προσφέρει φόρτιση χωρίς επαφή για ηλεκτρικά οχήματα που κινούνται σε αυτόν τον δρόμο.

Τα τελευταία ερευνητικά ευρήματα δημοσιεύθηκαν πρόσφατα στο Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Ένας πυκνωτής είναι μια πολύ απλή συσκευή καταρχήν, που αποτελείται από δύο αγώγιμες πλάκες βυθισμένες στον ηλεκτρολύτη και χωρισμένες από μια μεμβράνη. Όταν εφαρμόζεται τάση σε έναν πυκνωτή, τα θετικά φορτισμένα ιόντα από τον ηλεκτρολύτη συσσωρεύονται στην αρνητικά φορτισμένη πλάκα, ενώ οι θετικά φορτισμένες πλάκες συσσωρεύουν αρνητικά φορτισμένα ιόντα.

Λόγω της μεμβράνης μεταξύ των πλακών που εμποδίζει τη μετανάστευση φορτισμένων ιόντων, αυτός ο διαχωρισμός των φορτίων δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο μεταξύ των πλακών και ο πυκνωτής φορτίζεται. Αυτές οι δύο πλακέτες μπορούν να διατηρήσουν αυτό το ζεύγος φορτίσεων για μεγάλο χρονικό διάστημα και στη συνέχεια να τις παρέχουν πολύ γρήγορα όταν χρειάζεται. Ένας υπερπυκνωτής είναι ένας πυκνωτής που μπορεί να αποθηκεύσει εξαιρετικά μεγάλες ποσότητες φορτίου.
Η ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που μπορεί να αποθηκεύσει ένας πυκνωτής εξαρτάται από τη συνολική επιφάνεια της αγώγιμης πλάκας του. Το κλειδί για τον νέο υπερπυκνωτή που αναπτύχθηκε από την ομάδα βρίσκεται σε μια μέθοδο παραγωγής υλικών με βάση το τσιμέντο, τα οποία έχουν εξαιρετικά υψηλή εσωτερική επιφάνεια λόγω του πυκνού και διασυνδεδεμένου δικτύου αγώγιμου υλικού εντός του όγκου τους.

Συγκεκριμένα, οι ερευνητές πέτυχαν αυτόν τον στόχο τοποθετώντας τον εξαιρετικά αγώγιμο αιθάλη, σκόνη τσιμέντου και νερό σε ένα μείγμα σκυροδέματος και αφήνοντάς του να στερεοποιηθεί. Όταν το νερό αντιδρά με το τσιμέντο, σχηματίζει φυσικά ένα δίκτυο διακλάδωσης στη δομή και ο άνθρακας μεταναστεύει σε αυτούς τους χώρους, σχηματίζοντας μια γραμμική δομή στο σκληρυμένο τσιμέντο.

Αυτές οι δομές έχουν μια διχαλωτή δομή, με μεγαλύτερα κλαδιά να δημιουργούν μικρότερα κλαδιά και ούτω καθεξής, σχηματίζοντας τελικά μια πολύ μεγάλη επιφάνεια μέσα σε ένα σχετικά μικρό εύρος όγκου.
Στη συνέχεια, βυθίστε αυτό το υλικό σε ένα τυπικό υλικό ηλεκτρολύτη, όπως το χλωριούχο κάλιο (ένα άλας), το οποίο παρέχει φορτισμένα σωματίδια που συσσωρεύονται στη δομή του άνθρακα. Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι δύο ηλεκτρόδια κατασκευασμένα από αυτό το υλικό χωρίζονται από ένα λεπτό χώρο ή μονωτικό στρώμα, σχηματίζοντας έναν πολύ ισχυρό υπερπυκνωτή.

Οι ερευνητές επισημαίνουν ότι το τσιμέντο και η αιθάλη είναι δύο υλικά με ιστορία τουλάχιστον δύο χιλιάδων ετών. "Όταν τα συνδυάζετε με συγκεκριμένο τρόπο, παίρνετε ένα αγώγιμο νανοσύνθετο υλικό, οπότε τα πράγματα γίνονται πραγματικά ενδιαφέροντα. Επιπλέον, η απαιτούμενη περιεκτικότητα σε άνθρακα είναι πολύ μικρή, αντιπροσωπεύοντας μόνο το 3 τοις εκατό του όγκου του μείγματος, το οποίο μπορεί να σχηματίσει ένα διαπερατό δίκτυο άνθρακα.
Οι ερευνητές λένε ότι οι υπερπυκνωτές που κατασκευάζονται από αυτό το υλικό έχουν μεγάλες δυνατότητες να βοηθήσουν την παγκόσμια μετάβαση σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Οι κύριες πηγές ενέργειας χωρίς εκπομπή ρύπων, όπως η αιολική ενέργεια, η ηλιακή ενέργεια και η παλιρροιακή ενέργεια, παράγουν όλες την παραγωγή τους σε μεταβλητούς χρόνους, οι οποίοι συχνά είναι ασυνεπείς με την αιχμή της χρήσης ηλεκτρικής ενέργειας. Επομένως, οι μέθοδοι αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας είναι απαραίτητες.

Η ζήτηση για συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης κλίμακας είναι πολύ υψηλή και οι υπάρχουσες μπαταρίες είναι πολύ ακριβές και βασίζονται κυρίως σε υλικά όπως το λίθιο. Η προσφορά λιθίου είναι περιορισμένη, επομένως υπάρχει επείγουσα ανάγκη για φθηνότερες εναλλακτικές λύσεις. Εδώ η τεχνολογία μας είναι πολλά υποσχόμενη γιατί το τσιμέντο είναι παντού», είπαν.
Η ερευνητική ομάδα υπολόγισε ότι ένα νανοανθρακικό ντοπαρισμένο σκυρόδεμα μεγέθους 45 κυβικών μέτρων (ισοδύναμο με έναν κύβο με διάμετρο περίπου 3,5 μέτρα) θα είχε επαρκή χωρητικότητα για να αποθηκεύσει περίπου 10-κιλοβατώρες ενέργειας, η οποία θεωρείται μέση ημερήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας ενός νοικοκυριού. Λόγω της ικανότητας του σκυροδέματος να διατηρεί την αντοχή του, τα σπίτια που χτίζονται πάνω σε αυτό το υλικό μπορούν να αποθηκεύσουν την ενέργεια που παράγεται από ηλιακούς συλλέκτες ή ανεμόμυλους για μια ημέρα και να χρησιμοποιηθούν όταν χρειάζεται. Επιπλέον, η ταχύτητα φόρτισης και εκφόρτισης των υπερπυκνωτών είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή των μπαταριών.
Οι ερευνητές λένε επίσης ότι η αρχική χρήση αυτής της τεχνολογίας μπορεί να είναι σε απομονωμένα σπίτια, κτίρια ή καταφύγια μακριά από το ηλεκτρικό δίκτυο, τα οποία μπορεί να τροφοδοτούνται από ηλιακούς συλλέκτες που συνδέονται με υπερπυκνωτές τσιμέντου.
Είπαν ότι το σύστημα είναι πολύ επεκτάσιμο επειδή η ικανότητα αποθήκευσης ενέργειας είναι άμεση συνάρτηση του όγκου του ηλεκτροδίου. Μπορείτε να μετατρέψετε ένα ηλεκτρόδιο πάχους 1 mm σε ηλεκτρόδιο πάχους 1 m και με αυτόν τον τρόπο, μπορείτε βασικά να επεκτείνετε την ικανότητα αποθήκευσης ενέργειας, από το άναμμα ενός LED για λίγα δευτερόλεπτα έως την παροχή ρεύματος σε ολόκληρο το σπίτι.

Η εταιρεία μας επικεντρώνεται σε κορυφαίας ποιότητας χάλκινο καπάκι, επαφές ακροδεκτών ασφαλειών, (ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΟΧΗΜΑ) EV Film Capacitor BusBar, (SOLAR POWER) PV BusBar Inverter, Laminated BusBar, Θήκες αλουμινίου για νέες ενεργειακές μπαταρίες, Χαλκός/Ορείχαλκος/Αλουμίνιο/Stainless Ανταλλακτικά σφράγισης και άλλα ηλεκτρικά προϊόντα Συναρμολόγηση σφράγισης και συγκόλλησης μετάλλων για περισσότερα από 18 χρόνια στην Κίνα. Ξεκινήσαμε ως μια μικρή επιχείρηση, αλλά τώρα έχουμε γίνει ένας από τους κορυφαίους προμηθευτές στη βιομηχανία ηλεκτρικών και φωτοβολταϊκών στην Κίνα.

Εάν έχετε οποιεσδήποτε ανάγκες, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας και θα σας απαντήσουμε το συντομότερο δυνατό!