Jak działaja superkondensatory?

Międzynarodowy zespół naukowców, któremu przewodził dr Yury Gogotsi umożliwił środowisku inżynierów przyjrzenie się działaniu wewnętrznych funkcji elektrod superkonsendatorów. Są to podobne do kondensatora elektrolitycznego urządzenia o specyficznej konstrukcji, które wykazuje niezwykle dużą pojemność elektryczną (ok. kilku tysięcy faradów). Ponadto dzięki temu, ze są lekkie i tanie mogą być stosowane w elektronice, transporcie oraz wielu innych aplikacjach. Dzięki pracy naukowców poczyniony został kolejny krok w kierunku znalezienia rozwiązania dla światowego popytu na zrównoważonych źródeł energii.

Prace grupy pozwoliły na stworzenie pierwszego ilościowego obrazu struktury cieczy jonowej zaabsorbowanej wewnątrz nieuporządkowanych mikroporowatych elektrod węglowych w superkondensatorach. Urządzenia te mogą przechowywać i dostarczać więcej mocy niż zwykle baterii. Ponadto mogą długo działać przy wielokrotnym rozładowaniu i ładowaniu (nawet do miliona cykli). Cechy te są istotne ze względu na przerywalny charakter produkcji energii odnawialnej. Superkondensatory są coraz częściej stosowane równolegle z innymi źródłami energii, np. ogniwami paliwowymi, w celu krótkotrwałego dostarczania mocy szczytowej, co pozwala na znaczne zmniejszenie rozmiarów całego układu. Czasem używa się ich również jako źródła zasilania ciągłego w urządzeniach o niewielkiej mocy: pamięciach komputerowych, elektrycznych szczoteczkach do zębów

Zdaniem naukowców, wysokie wyniki superkondensatorów, to skutek adsorpcji jonów w porowatych elektrodach węglowych. Jednak molekularny mechanizm zachowania jonów w porach mniejszych niż jeden nanometr (jedna miliardowa część metra) wciąż pozostaje słabo znane. Metoda zaproponowana w tym badaniu otwiera drzwi do projektowania materiałów o ulepszonych możliwościach magazynowania energii.

Autorzy sugerują, że kluczową kwestia podczas budowania materiałów o wyższej wydajności, jest wiedza czy zwiększenie magazynowania energii to wynik jedynie dużej powierzchni czy rozmiar porów i geometria również ma znaczenie. Wyniki tego badania mogą stanowić podstawę dla opracowania lepszych urządzeń elektrycznych, o lepszych możliwościach magazynowania energii. Pozwalają one na szerokie wykorzystanie odnawialnych źródeł energii.

"Dokonanie tego przełomu w zrozumieniu mechanizmów magazynowania energii stało się możliwe dzięki współpracy pomiędzy grupami badawczymi z czterech uczelni w trzech krajach" stwierdził Gogotsi powiedział. Przypomniał także, iż jego zespół wykorzystał do pracy modele struktury węgla opracowane przez naukowców z North Carolina State University.

(ma)