纳米级草甸可以推动电动汽车向前发展吗?

纳米级草甸可以推动电动汽车向前发展吗?


科林巴拉斯(图片来源:美国化学学会)草和花的纳米草甸可以成为增加超级电容器储存能量的关键,这些设备可以替代电动汽车等高需求应用中的电池电池充电缓慢,因为它们化学储存能量相比之下,电子产品中常见的电容器是短期电能储存,几乎可以立即充电,但能耗很少近年来,已经开发出能够存储数千倍于标准能量的电容器,称为超级电容器,引领专家建议它们可以为未来的设备甚至电动汽车供电然而,首先,它们的储能能力需要进一步提高中国研究人员刚刚报道了一种新方法,可以看到它们变得切实可行超级电容器是简单的设备它们通过向悬浮在溶液中的两个电极施加电压来充电,使得正离子通向一个电极而负离子通向另一个电极存储能量是因为电极涂有多孔材料,可以像海绵一样吸收离子,通常是活性炭到目前为止,超级电容器容量的提高来自于使这些碳海绵具有更多的孔隙现在,中国北京化学防御研究所的张浩和北京大学的同事采取了不同的方法它们将离子存储在氧化锰(MnO)中,这种材料比活性炭具有更大的离子容量然而,尽管MnO很好地保持离子,但它具有高电阻,使得难以用电压对其充电以首先吸引离子研究人员通过创造一个微观结构的“纳米草甸”来解决这个问题 - 在钽金属箔上生长的杂乱的碳纳米管草地上,每个约100纳米的MnO模糊花朵(见右图)张说,每朵花都附着在至少两片草叶上,就像电子高速公路一样,与花朵形成强大的电气连接然后可以将通常耐受的MnO充电以吸引它可以很好地储存的离子因此,纳米草甸的性能比单独的MnO好10倍,并且可以存储两倍于现有超级电容器中的碳基电极的电荷张说,纳米草甸的复杂结构能够抵抗机械降解,从而降低超级电容器的性能在20,000次充电和放电循环后,新器件的能量容量仅下降3%,优于其他高容量设计英国曼彻斯特大学的Mike Barnes表示,这是一种改善超级电容器性能的有趣方法但他指出,为市场做好准备的设计需要更加抵抗物理退化在车辆中,超级电容器在制动期间被充电,在城市情况下可能每小时发生约60次每周工作5天,每周工作8小时的送货车每年将达到120,000个周期根据张的数据,这将使其超级电容器的存储能力降低至少15%,这需要在纳米草地设计准备好之前改进期刊参考:Nano Letters,DOI:10.1021 / nl800925j关于这些主题的更多信息:
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