Szuperkondenzátorok forradalmasíthatják az energiatárolást
Képzelje el, hogy a lemerült laptopja vagy telefonja egy perc alatt feltölthető, az elektromos autója pedig mindössze 10 perc alatt újratölthető lenne. A CU Boulder kutatócsoportjának új kutatásai révén ez a jövőben valósággá válhat.
A kutatók a Proceedings of the National Academy of Sciences folyóiratban publikált tanulmányukban bemutatták, hogy az ionok, ezek a töltött részecskék, hogyan mozognak a pórusok összetett hálózatában. Ankur Gupta, a vegyészmérnöki és biológiai mérnöki tudományok adjunktusa szerint ez az áttörés hatékonyabb energiatároló eszközök, mint például a szuperkondenzátorok fejlesztéséhez vezethet.
Gupta elmagyarázta, hogy a porózus anyagokban történő áramlás tanulmányozására alkalmazott vegyészmérnöki technikákat eddig nem használták ki teljes mértékben az energiatároló rendszereknél.
A kutatás nemcsak az elektronikus eszközök és járművek energiatárolását érinti jelentősen, hanem az energiahálózatokat is, ahol az ingadozó energiaigény hatékony tárolása kulcsfontosságú a pazarlás elkerülése és a gyors ellátás biztosítása érdekében.
A szuperkondenzátorok, amelyek az ionok pórusokban történő felhalmozódásával tárolják az energiát, gyors töltési idővel és hosszabb élettartammal rendelkeznek az akkumulátorokhoz képest. "A szuperkondenzátorok elsődleges vonzereje a sebességükben rejlik. Hogyan tehetjük tehát gyorsabbá a töltésüket és az energia felszabadítását? Az ionok hatékonyabb mozgatásával" – magyarázta Gupta.
A kutatók eredményei módosítják Kirchhoff törvényét, amely 1845 óta szabályozza az áramáramlást az elektromos áramkörökben, és amelyet a középiskolások is tanulnak. Az ionok mozgása az elektromos mezők és a diffúzió hatására történik, és a kutatók rámutattak, hogy a pórusok kereszteződésében ez eltér a Kirchhoff-törvény által leírtaktól.
A tanulmány előtt az ionmozgásokat csak egy egyenes pórusban írták le, de a kutatásnak köszönhetően most már egy összetett, több ezer összekapcsolt pórusból álló hálózatban is szimulálható és megjósolható az ionmozgás, és ez mindössze néhány perc alatt.
: Science Daily