Proboj u pohrani energije: novi super kondenzatori

Prema novoj studiji Massachusetts Institute of Technology (MIT), dva najčešća materijala u ljudskoj povijesti, cement i čađa (slično vrlo finom drvenom ugljenu), mogu postati osnovne sirovine za novo jeftino skladište energije sustav.

Istraživači s MIT-a otkrili su da se ova dva materijala mogu kombinirati s vodom kako bi napravili superkondenzatore (zamjene za baterije), koji mogu pohraniti električnu energiju. Rečeno je da ova tehnologija može održati stabilnost u energetskoj mreži unatoč fluktuacijama u opskrbi obnovljivom energijom, promičući tako korištenje obnovljive energije kao što je energija sunca, vjetra i plime.
 

Na primjer, istraživači kažu da se njihovi superkondenzatori u konačnici mogu integrirati u betonske temelje kuće, gdje mogu pohraniti energiju za cijeli dan uz vrlo male (ili nikakve) troškove i još uvijek pružiti strukturnu snagu potrebnu za dom. Istraživači također predviđaju izgradnju betonske ceste koja može omogućiti beskontaktno punjenje za električna vozila koja se voze ovom cestom.

Najnoviji rezultati istraživanja nedavno su objavljeni u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Kondenzator je načelno vrlo jednostavan uređaj koji se sastoji od dvije vodljive ploče uronjene u elektrolit i odvojene membranom. Kada se na kondenzator dovede napon, pozitivno nabijeni ioni iz elektrolita nakupljaju se na negativno nabijenoj ploči, dok pozitivno nabijene ploče nakupljaju negativno nabijene ione.

Budući da membrana između ploča sprječava migraciju nabijenih iona, ovo odvajanje naboja stvara električno polje između ploča, a kondenzator postaje nabijen. Ove dvije ploče mogu održavati ovaj par punjenja kroz dugo vremensko razdoblje, a zatim ih vrlo brzo osigurati kada je potrebno. Superkondenzator je kondenzator koji može pohraniti iznimno velike količine naboja.
Količina električne energije koju kondenzator može pohraniti ovisi o ukupnoj površini njegove vodljive ploče. Ključ novog superkondenzatora koji je razvio tim leži u metodi proizvodnje materijala na bazi cementa, koji imaju izuzetno veliku unutarnju površinu zbog svoje guste i međusobno povezane vodljive mreže materijala unutar svog volumena.

Točnije, istraživači su postigli ovaj cilj stavljanjem visoko vodljive čađe, cementnog praha i vode u betonsku smjesu i dopuštanjem da se skrutne. Kada voda reagira s cementom, ona prirodno formira razgranatu mrežu u strukturi, a ugljik migrira u te prostore, tvoreći linearnu strukturu u stvrdnutom cementu.

Ove strukture imaju račvastu strukturu, s većim granama koje daju manje grane, i tako dalje, u konačnici tvoreći vrlo veliku površinu unutar relativno malog raspona volumena.
Zatim uronite ovaj materijal u standardni elektrolit, kao što je kalijev klorid (sol), koji daje nabijene čestice koje se nakupljaju na strukturi ugljika. Istraživači su otkrili da su dvije elektrode izrađene od ovog materijala odvojene tankim prostorom ili izolacijskim slojem, tvoreći vrlo snažan superkondenzator.

Istraživači ističu da su cement i čađa dva materijala s poviješću dugom najmanje dvije tisuće godina. "Kada ih kombinirate na specifičan način, dobivate vodljivi nanokompozitni materijal, a tada stvari postaju uistinu zanimljive. Štoviše, potreban sadržaj ugljika je vrlo mali, čini samo 3 posto volumena smjese, što može formirati propusnu ugljična mreža.
Istraživači kažu da superkondenzatori napravljeni od ovog materijala imaju veliki potencijal u pomaganju svijetu u prijelazu na obnovljivu energiju. Glavni izvori energije bez emisija, kao što su energija vjetra, solarna energija i energija plime i oseke, svi generiraju svoju proizvodnju u različitim vremenima, koja često nisu u skladu s vršnom potrošnjom električne energije. Stoga su metode pohranjivanja električne energije bitne.

Potražnja za velikim sustavima za pohranu energije je vrlo visoka, a postojeće baterije su preskupi i uglavnom se oslanjaju na materijale kao što je litij. Opskrba litijem je ograničena, pa postoji hitna potreba za jeftinijim alternativama. Tu naša tehnologija mnogo obećava jer cementa ima posvuda", rekli su.
Istraživački tim izračunao je da bi nano beton dopiran čađom veličine 45 kubičnih metara (ekvivalent kocki promjera približno 3,5 metara) imao dovoljan kapacitet za pohranu približno 10-kilovat sati energije, što se smatra prosječna dnevna potrošnja električne energije u kućanstvu. Zbog sposobnosti betona da održi svoju čvrstoću, kuće izgrađene od ovog materijala mogu pohraniti energiju koju generiraju solarni paneli ili vjetrenjače jedan dan i koristiti po potrebi. Štoviše, brzina punjenja i pražnjenja superkondenzatora mnogo je brža nego kod baterija.
Istraživači također kažu da bi početna upotreba ove tehnologije mogla biti u izoliranim domovima, zgradama ili skloništima daleko od električne mreže, koja se mogu napajati pomoću solarnih panela spojenih na cementne superkondenzatore.
Rekli su da je sustav vrlo skalabilan jer je kapacitet pohrane energije izravna funkcija volumena elektrode. Elektrodu debljine 1 mm možete pretvoriti u elektrodu debljine 1 metar, i na taj način možete u osnovi proširiti svoj kapacitet pohrane energije, od paljenja LED diode na nekoliko sekundi do napajanja cijele kuće.

Naša tvrtka fokusirana je na vrhunsku bakrenu završnu kapicu, kontakte terminala osigurača, (ELEKTRIČNO VOZILO) EV Film Capacitor Busbar, (SOLAR POWER) PV inverter BusBar, laminiranu sabirnicu, aluminijska kućišta za nove energetske baterije, bakar/mjed/aluminij/nehrđajući čelik Dijelovi za utiskivanje i drugi električni proizvodi Montaža za utiskivanje i zavarivanje metala više od 18 godina u Kini. Počeli smo kao mala tvrtka, ali sada smo postali jedan od vodećih dobavljača u industriji električnih i fotonaponskih vozila u Kini.

Ako imate bilo kakvih potreba, slobodno nas kontaktirajte i mi ćemo vam odgovoriti u najkraćem mogućem roku!