Мощный графеновый материал для высокоэффективных суперконденсаторов

18.01.2021

Команда ученых, работающая с профессором неорганической и металлоорганической химии в Техническом университете Мюнхена (TUM) разработала новый, мощный и устойчивый гибридный материал графена для суперконденсаторов. Он служит положительным электродом в накопителе энергии. Исследователи комбинируют его с проверенным отрицательным электродом на основе титана и углерода.

Новое устройство накопления энергии не только обеспечивает плотность энергии до 73 кВт/ч на кг, что примерно эквивалентно плотности энергии никель-металлогидридной батареи. При этом новое устройство работает намного лучше, чем большинство других суперконденсаторов, при плотности мощности 16 кВт/ч на кг. Секрет нового суперконденсатора заключается в сочетании различных материалов, поэтому химики называют суперконденсатор "асимметричным".

Идея объединения основных материалов была перенесена на суперконденсаторы. В качестве основы они использовали новый положительный электрод накопителя с химически модифицированным графеном и объединили его с наноструктурированным металлоорганическим каркасом, так называемым MOF.

Решающими для характеристик гибридов графена являются, с одной стороны, большая удельная поверхность и контролируемые размеры пор, а с другой стороны, высокая электропроводность.

Для хороших суперконденсаторов важна большая поверхность. Это позволяет собирать в материале соответственно большое количество носителей заряда - это основной принцип хранения электрической энергии. Благодаря искусному дизайну материалов исследователям удалось связать графеновую кислоту с MOF. Полученные в результате гибридные MOF имеют очень большую внутреннюю поверхность до 900 квадратных метров на грамм и очень эффективны в качестве положительных электродов в суперконденсаторе.

Стабильное соединение между наноструктурированными компонентами имеет огромные преимущества с точки зрения долгосрочной стабильности: чем более стабильны связи, тем больше циклов зарядки и разрядки возможно без значительного ухудшения производительности.

У классического литиевого аккумулятора срок службы около 5000 циклов. Новый элемент, разработанный исследователями TUM, сохраняет почти 90% емкости даже после 10 000 циклов.

<< Назад: Фотоны вместо электронов для революционных процессоров 18.01.2021

>> Вперед: Микроскопический робот на жидком топливе 17.01.2021

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Управление снами для решения важных задач 01.03.2026

Сны на протяжении веков привлекали внимание философов, психологов и ученых, вызывая вопросы о том, насколько они отражают нашу реальность и могут ли влиять на мышление. Новое исследование нейробиологов из Northwestern University показывает, что содержание человеческих сновидений можно частично направлять, а фаза быстрого сна (REM) играет ключевую роль в творческом мышлении и поиске нестандартных решений. В эксперименте ученые использовали метод целенаправленной реактивации памяти (TMR). Пока участники спали, им подавали звуки, ассоциированные с головоломками, предложенными им ранее. Сигналы включались только после подтверждения мозговой активности, указывающей на фазу быстрого сна. В результате 75% испытуемых сообщили о появлении во сне образов или идей, связанных с нерешенными задачами. При этом головоломки, "проникшие" в сновидения, решались значительно чаще: 42% против 17% у задач, которые не фигурировали во сне. Исследователи подчеркивают, что это не прямое доказательство тог ...>>

Новый томат с повышенным содержанием витамина A 28.02.2026

Проблема дефицита витамина A остается одной из глобальных задач здравоохранения, особенно в регионах с ограниченным доступом к разнообразной пище. Недавние достижения биотехнологий позволяют создавать продукты, способные существенно улучшить питание населения, и одним из таких примеров стал новый томат, обогащенный витамином A. Исследователи из Университета Флориды разработали сорта томатов с повышенным содержанием бета-каротина - вещества, которое организм преобразует в витамин A. Работа была выполнена Джингвеем Фу, Дениз Тиеман и Баллой Ратиноспати в Институте пищевых и аграрных наук UF/IFAS. Созданные помидоры отличаются существенно более высоким уровнем бета-каротина по сравнению с обычными сортами, а также с продуктами, традиционно богатыми этим соединением, такими как сладкий картофель и капуста. По словам профессора Ратинасабапати, регулярное употребление всего 50-100 граммов этих обогащенных томатов может покрыть суточную потребность человека в витамине A, что делает их п ...>>

Случайная новость из Архива Компактное солнечное зарядное устройство для электромобилей GoSun Solar EV Charger 05.07.2024 Компания GoSun анонсировала выпуск нового портативного зарядного устройства на базе солнечных панелей - Solar EV Charger. Это устройство предназначено для зарядки аккумуляторов электромобилей, используя энергию солнца, что снижает зависимость водителей от традиционной зарядной инфраструктуры. Solar EV Charger отличается своей складной и портативной конструкцией, что позволяет удобно транспортировать его на крыше автомобиля вместо традиционного багажника. С весом около 32 кг, это зарядное устройство легко брать с собой в путешествия, на работу или в кемпинг. Компания GoSun использует высокоэффективные солнечные панели в своей новинке. Когда автомобиль припаркован, панели можно развернуть, создав своеобразный "солнечный чехол" вокруг автомобиля, что позволяет быстро начать поглощение солнечной энергии и ее преобразование в электричество. Процесс развертывания занимает около одной минуты. Solar EV Charger можно использовать не только дома или в офисе, но и в отдаленных местах, таких как кемпинги или строительные площадки, при условии наличия солнечного освещения. Это делает его идеальным решением для тех, кто часто находится в пути или работает в условиях удаленности от зарядной инфраструктуры. Устройство обеспечивает до 1200 Вт энергии, что позволяет увеличить запас хода электромобиля до 30 миль (около 50 км) за день зарядки. Однако, в зависимости от конкретной модели автомобиля, погодных условий и других факторов, в среднем устройство обеспечивает восстановление запаса хода на 10-20 миль (16-32 км). Хотя это может быть недостаточно для полностью разряженного электромобиля, для гибридных моделей этого будет вполне достаточно. Также Solar EV Charger отлично подходит для фургонов, рабочих грузовиков и кемперов, обеспечивая им независимость от электрической сети. После использования панели легко складываются в безопасный всепогодный автомобильный кейс, что обеспечивает их длительную эксплуатацию. Устройство оснащено замком для предотвращения кражи, что добавляет дополнительный уровень безопасности. Ожидаемая цена на Solar EV Charger составляет $2999. Начало поставок планируется на 2025 год, что даст водителям электромобилей еще одну возможность сделать свои путешествия более экологичными и независимыми от традиционных зарядных станций. Портативное зарядное устройство Solar EV Charger от GoSun представляет собой значительный шаг вперед в области устойчивой мобильности, предлагая водителям электромобилей удобное и эффективное решение для зарядки в любых условиях.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026