Аккумулятор из медной пены

05.11.2013

Группа исследователей из Университета штата Колорадо близка к тому, чтобы создать прототип аккумулятора, который будет более экологически чистым и дешевым, в сравнении обычными батареями. Кроме того, новая батарея будет быстрее заряжаться и дольше работать.

По словам ученых, современные аккумуляторы имеют ряд проблем: высокая стоимость, ограниченная продолжительность работы, а также токсичные или коррозионные материалы, используемые в производстве. Но, по словам химика из Университета штата Колорадо Эми Прието (Amy Prieto), есть два основных вопроса, требующих немедленного решения: низкая плотность энергии и низкая плотность мощности.

Низкая плотность энергии означает, что обычные батареи смартфонов не могут содержать достаточно энергии, чтобы работать дольше 1-2 дней. А низкая плотность мощности означает, что аккумулятору для зарядки требуется несколько часов, а не несколько минут.

Группа ученых под руководством Прието пытается решить эти проблемы, подыскивая новые компоненты для аккумуляторов. В конце концов, исследователи применили пеномедь в качестве токоприемника на анодной стороне батареи. По словам ученых, пена - подходящая структура. Она объемная, увеличивает площадь поверхности электродов и притягивает их ближе друг к другу, что, в свою очередь, повышает плотность мощности батареи. Кроме того, сложные трехмерные структуры пены работают в качестве электрода более эффективно.

На верхней части медной пены с помощью гальванизации изготавливается анод из антимонида меди. В дальнейшем анод служит в качестве электрода для электрохимической реакции полимеризации, накапливающей твердый электролит. Наконец пространство внутри пены заполняется суспензией, которую высушивают для образования катода. Алюминиевая сетчатая структура собирает ток на катодной стороне.

Важно отметить, что группа исследователей из Университета штата Колорадо использует более дешевое гальваническое оборудование, в сравнении с тем, что используется при изготовлении обычных батарей. Прието говорит, что стоимость производства батарей из пеномеди будет примерно вдвое ниже стоимости производства обычных литий-ионных батарей. Группа также предполагает, что батареи из пеномеди будут при той же емкости на треть меньше литий-ионных. Зарядка будет происходить от 5 до 10 раз быстрее, а время работы вырастет примерно в 10 раз в сравнении с привычными аккумуляторами.

Новый аккумулятор также будет экологически чистым и безопасным. Твердый электролит снижает риск возникновения пожара. Кроме того, команда использовала нетоксичные вещества для производства батарей.

После успешного создания 2D-батареи на медной пластине исследователи приступили к интеграции всех компонентов в трехмерный прототип аккумулятора. Для первого тестирования будут использованы электрические велосипеды и портативная электроника.

<< Назад: Установка для массового производства карбида кремния 05.11.2013

>> Вперед: Остатки планктона расскажут о древнем климате 04.11.2013

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Микрогравитация не ослабляет сердечные клетки 09.09.2026

Продолжительное пребывание в космосе подвергает человеческий организм воздействию условий, с которыми он никогда не сталкивается на Земле. Микрогравитация изменяет распределение жидкостей, способствует потере костной и мышечной массы, а космическое излучение способно повреждать ДНК. Особое значение для будущих длительных экспедиций имеет состояние сердечно-сосудистой системы. Новый эксперимент с мышами на борту Международной космической станции показал, что клетки сердечной мышцы могут сохранять силу сокращения даже после нескольких недель пребывания в микрогравитации. Исследователи давно наблюдают за тем, каким образом отсутствие привычной земной гравитационной нагрузки отражается на организме. В космосе жидкости перераспределяются в сторону верхней части тела, позвоночник немного растягивается, из-за чего рост временно увеличивается, а скелетные мышцы постепенно теряют массу и силу. Однако сердечная мышца работает в несколько иных условиях, поэтому специалисты Чикагского университ ...>>

Квантовый процессор IBM Nighthawk R2 09.09.2026

Квантовые компьютеры пока существенно уступают классическим системам в универсальности, однако в специализированных задачах они уже демонстрируют впечатляющие возможности. При этом важна не только вычислительная мощность отдельных кубитов, но и скорость, с которой процессор способен выполнять последовательность квантовых операций. Именно на сокращение таких задержек специалисты IBM сделали ставку при создании нового процессора Nighthawk R2, оснащенного 120 программируемыми кубитами. Главным достижением Nighthawk R2 стала значительно более высокая скорость выполнения квантовых схем. Новый процессор способен обрабатывать более 100 тысяч схем в секунду, тогда как предшествующий Heron выполнял около 4 тысяч. Такой разрыв связан не столько с увеличением количества кубитов, сколько с устранением одного из узких мест квантовых вычислений - длительного промежутка между последовательными запусками программ. В предыдущей архитектуре Heron после завершения вычисления кубит необходимо было и ...>>

Горячие напитки высвобождают миллионы частиц пластика 08.09.2026

Бумажные стаканчики давно стали привычной альтернативой пластиковым: их используют в кофейнях, офисах и заведениях быстрого питания для кофе, чая и других напитков. Однако название "бумажный" не означает, что такая посуда полностью состоит из бумаги. Чтобы стаканчик не размокал, его внутреннюю поверхность покрывают тонким слоем полимера. Исследователи из Университета Квинсленда решили выяснить, что происходит с этими покрытиями при контакте с горячей жидкостью, и обнаружили, что вместе с напитком из них могут высвобождаться чрезвычайно мелкие частицы пластика. В ходе лабораторных экспериментов специалисты изучили два типа одноразовых бумажных стаканчиков. В одном случае внутренняя поверхность была защищена традиционным полиэтиленовым покрытием, а в другом использовался полимер на основе полимолочной кислоты (PLA), который часто рассматривается в качестве более экологичной альтернативы обычному пластику. Полимолочная кислота способна биологически разлагаться при определенных условиях ...>>

Графен приближает идею космического лифта 08.09.2026

Вывод грузов за пределы Земли сегодня остается сложным и дорогостоящим процессом: каждый запуск требует огромного количества топлива, а значительная часть конструкции ракеты используется всего один раз. Поэтому идея космического лифта, возникшая еще много десятилетий назад, продолжает привлекать внимание инженеров и исследователей. Вместо множества отдельных ракетных стартов предлагается создать постоянную транспортную систему между Землей и космосом, по которой грузы перемещались бы с помощью электричества. Последние достижения в производстве поликристаллического графена вновь заставили специалистов обсуждать эту концепцию не только как фантастическую идею, но и как потенциальный инженерный проект. Основным элементом будущего сооружения должен стать сверхпрочный трос. Согласно концепции Международного консорциума космического лифта (ISEC), он должен начинаться у экватора и простираться примерно на 100 000 километров в космос, значительно дальше геостационарной орбиты. На внешнем ко ...>>

Робот Bean-Bot без моторов и программирования 07.09.2026

Робототехнику трудно представить без электродвигателей, аккумуляторов, датчиков и управляющего программного обеспечения. Однако исследователи Итальянского технологического института продемонстрировали, что для выполнения довольно сложных движений все эти компоненты иногда вовсе не обязательны. Созданный ими миниатюрный робот Bean-Bot способен самостоятельно прыгать, катиться, скользить, переворачиваться и преодолевать наклонные поверхности, используя энергию нагрева и особенности собственной конструкции. Идея разработки возникла благодаря необычному природному механизму. За основу специалисты взяли мексиканскую фасоль, которая способна неожиданно перемещаться из-за находящейся внутри семени личинки моли. В лаборатории биомиметической мягкой робототехники эту природную особенность переосмыслили с инженерной точки зрения. Получившийся Bean-Bot представляет собой легкую оболочку характерной формы, пружину из материала с памятью формы и несколько магнитов. Основным источником энергии ...>>

Случайная новость из Архива Повышение продуктивности мозга 25.04.2024 Многое из того, что мы делаем для повышения продуктивности, связано с активными действиями - тренировками, развлечениями или другими формами активности. Но что, если секрет эффективности скрыт в чем-то более пассивном, например, во сне? Ученые из Медицинского центра Фрайбургского университета провели исследование, чтобы выяснить, какой вид отдыха наиболее благоприятен для восстановления мозга и повышения его производительности. В эксперименте, в котором приняли участие 66 человек, ученые разделили их на три группы. Первая группа в течение часа смотрела видео и играла в настольный теннис. Вторая группа провела это время во сне. Последняя же группа просто находилась в затемненной комнате без каких-либо внешних раздражителей. В результате эксперимента выяснилось, что наибольшая продуктивность мозга была у участников второй группы, которые спали. Ученые объясняют это тем, что во время сна происходит типичная активность мозга, необходимая для связи нервных клеток и восстановления его функций. Профессор Кристоф Ниссен, возглавлявший исследование, подчеркнул: "Сон играет решающую роль в восстановлении мозга. Его значение не ограничивается простым отдыхом. Состояние мозга во время сна имеет уникальные характеристики". Исследование подтвердило важность сна не только для отдыха, но и для повышения производительности мозга. Эти результаты напоминают нам о важности достаточного и качественного сна для здоровья и эффективности нашего самого важного органа - мозга.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026