Przełom w magazynowaniu energii. Autostrada dla wszystkiego, co elektryczne

Superkondensatory to urządzenia mające potencjał zrewolucjonizowania sposobu, w jaki magazynujemy energię. Są znane z szybkiego uwalniania przechowywanej energii, ale do tej pory brakowało im pojemności, by sprostać największym wymaganiom społecznym. Jednak nowe podejścia mogą to zmienić.

Superkondensatory, zwane także ultrakondensatorami, to urządzenia magazynujące energię elektryczną, które łączą cechy tradycyjnych kondensatorów i akumulatorów. Mają one bardzo wysoką pojemność w porównaniu do tradycyjnych kondensatorów, co pozwala im przechowywać większą ilość energii.

• Motoryzacja: Stosowane w hybrydowych i elektrycznych pojazdach do szybkiego dostarczania energii podczas przyspieszania oraz do odzyskiwania energii z hamowania.
• Energetyka: W systemach magazynowania energii odnawialnej, takich jak farmy wiatrowe i słoneczne, do stabilizacji sieci i przechowywania nadmiarowej energii.
• Elektronika użytkowa: W urządzeniach przenośnych, takich jak kamery i telefony komórkowe, do dostarczania krótkotrwałych zastrzyków mocy.
• Przemysł: W maszynach i systemach, które wymagają szybkiego i intensywnego dostarczania energii, na przykład w windach, maszynach produkcyjnych oraz systemach UPS (Uninterruptible Power Supply).

Według badań prezentowanych na łamach Science, jedno z podejść polega na zastosowaniu ferroelektrycznych materiałów, takich jak BaTiO3, między którymi inżynierowie z Korei i Stanów Zjednoczonych wstawili strukturę 3D. Dzięki temu udało się zmniejszyć remanentną polaryzację i zwiększyć pojemność do 191.7 dżuli na centymetr sześcienny (tak, dla większości z nas, to jakieś niezrozumiałem rzeczy ;) ), przy wydajności przekraczającej 90 proc. Jak stwierdził Dr Sang-Hoon Bae z Washington University w St. Louis, odkrycie nowego zjawiska fizycznego podczas eksploracji właściwości materiałów okazało się nie tylko fascynujące, ale i niezwykle użyteczne. Chociaż badania te są na wczesnym etapie, zaledwie 10 cykli testowych, wyniki są już obiecujące.

Z kolei naukowcy z Uniwersytetu Cambridge zwrócili uwagę na strukturę węglową elektrod superkondensatorów. Przełomowe dla nich okazało się odkrycie, że nie rozmiar porów, a stopień nieporządku strukturalnego decyduje o wydajności magazynowania jonów. Wyniki wskazują, że bardziej nieuporządkowane struktury węglowe umożliwiają efektywniejsze przechowywanie jonów.

Oba odkrycia, choć różne, zdają się zapowiadać nową erę w technologii magazynowania energii. Mimo iż przed komercjalizacją tych rozwiązań stoi wiele wyzwań, prowadzone prace już teraz wytyczają nowe kierunki badań. Zgodnie z informacjami zawartymi w IFLScience, dalsze prace nad ulepszeniem struktury materiałowej są kluczowe, aby sprostać potrzebom związanym z ultraszybkim ładowaniem i rozładowywaniem oraz wysokimi gęstościami energii, które są wymagane np. w elektrycznych pojazdach.

Takie innowacje mogą stanowić krok milowy w dążeniu do bardziej zielonych technologii, zmieniając zasady gry w magazynowaniu energii i otwierając drzwi do realizacji przyszłości opartej na odnawialnych źródłach energii.

źródło: IFLScience