Создан прототип суперконденсатора, превосходящий традиционные аккумуляторы!

Создан прототип суперконденсатора, превосходящий традиционные аккумуляторы!

Около сорока лет у электрохимических аккумуляторов появились конкуренты — суперконденсаторы, называемые также ионисторами и ультраконденсаторами. Эти накопители электроэнергии довольно быстро нашли применения в небольших нишах (самая крупная из них — электротранспорт), но не смогли пробиться на широкие отраслевые просторы, занятые традиционными аккумуляторными батареями (АБ).

Главное преимущество суперконденсаторов — малое время заряда (несколько секунд), что выгодно отличает их от АБ, которым для заряда требуются часы. Однако в плотности запасенной энергии и длительности хранения заряда (довольно быстрый разряд) суперконденсаторы заметно уступают аккумуляторам, что и ограничивает их распространение. Исследователи уже давно поняли, что решение по устранению этих недостатков суперконденсаторов находится в области разработки новых электродов, и десятилетиями работали над этой проблемой. И вот недавно выяснилось, что идеальным материалом для электродов суперконденсаторов, который позволит им превзойти аккумуляторы по всем показателям, является один из материалов семейства так называемых «максенов» (MXenes), которые были впервые в мире синтезированы в 2011 году в Институте наноматериалов Университета Дрекселя в Филадельфии (A.J. Drexel Nanomaterials Institute).

Эти материалы подобно графену представляют собой двумерные (одноатомной толщины) пленки, изготовленные из карбидов, нитридов и карбонитридов переходных металлов. В настоящее время американские материаловеды синтезировали около двух десятков разновидностей максенов и изучают возможности их применения в электронике, медицине, системах очистки питьевой воды, в двигателестроении и, конечно же, в суперконденсаторах — направлении, которое с момента основания Института наноматериалов в 2003 году является приоритетным.

Новые электроды для суперконденсатора изготавливаются из нескольких слоев пленок карбида титана одноатомной толщины («сэндвич» из 10-ти таких пленок тоньше бумажного листа). Такая структура электрода обеспечивает его экстремально развитую поверхность (слоистая структура MXene весом 100 г имеет общую площадь более 23 тыс. кв. м — 5 футбольных полей!), благодаря чему ее удельная емкость достигает 900 ф/см. куб.

Система максеновых электродов, заполненная новыми электролитами может работать при температурах от -50 до + 100 градусов Цельсия, выдерживает более чем 10 тыс. циклов заряда/разряда без заметного изменения начальной емкости, заряжается за десятки миллисекунд, что обеспечивает возможности создания аккумуляторов-ионисторов, которые будут характеризоваться сверхкороткими интервалами времени заряда — до нескольких секунд, обладая при этом сверхвысоким накоплением электроэнергии.

На карбид-титановый максен и электрод из него подано 10 заявок на патенты США и международные патенты. Опытный образец «революционного материала» получен в реакторе, разработанном и изготовленном в Институте проблем материаловедения НАН Украины.

См. также:

Как работает навигатор по торгово-развлекательных центрам и офисным зданиям?

Как работает навигатор по торгово-развлекательных центрам и офисным зданиям?

Глобальные системы позиционирования, использующие данные наблюдений над поверхностью Земного шара спутниковыми группировками, которые были изначально созданы как средства космической разведки армий США и СССР, уже более трех десятилетий вошли в жизнь автомобилистов, путешественников и туристов.

Читать далее


Запущена первая в мире глобальная сеть SD-WAN

Запущена первая в мире глобальная сеть SD-WAN

Основы программно-определяемых или программно-конфигурируемых сетей (Software-Defined Networking, SDN) были заложены в 2006 году в работах группы ученых двух Калифорнийских университетов — Беркли и Стэнфорда. Поскольку новая сетевая технология на практике показала свои возможности по повышению эффективности работы сетевого оборудования примерно на четверть и по снижению затрат на эксплуатацию сете почти на треть, уже через 3 года она попала в топ-десятку самых быстро распространяющихся технологий.

Читать далее


Кто и как сегодня пытается создать самый большой аккумулятор

Кто и как сегодня пытается создать самый большой аккумулятор

Для генерации электроэнергии в «государственных объемах» сегодня используются преимущественно ископаемые энергоносители — уголь, газ, нефтепродукты, намного меньше доля гидро- и ядерных электростанций и уж совсем невелика она в мировом масштабе в сфере возобновляемых источников энергии — солнечной, ветро- и биоэнергетике (энергии из биомассы и бытовых отходов). При этом огромным отягчающим фактором существующей системы энергоснабжения является вопиющая нерегулярность ее поставок в те места, где в ней остро нуждаются именно сейчас.

Читать далее


Систему «ПЛАТОН» научили распознавать ухищрения дальнобойщиков

Систему «ПЛАТОН» научили распознавать ухищрения дальнобойщиков

Два года назад в Российской Федерации была внедрена ИТ-система непрерывного мониторинга движения грузовых автомобилей, вес которых превышает 12 т, по 50,8 тыс. км федеральных автодорог.

Читать далее


Cisco ETA: как с высокой точность обнаруживать хакерские атаки в зашифрованном трафике TLS, HTTPS и SMTPS

Cisco ETA: как с высокой точность обнаруживать хакерские атаки в зашифрованном трафике TLS, HTTPS и SMTPS

К множеству технических характеристик, функций и параметров компьютерных сетей не так давно добавилось свойство, в течение многих веков считавшееся исключительно «человечески природным» — интуиция.

Читать далее


С помощью дронов можно полностью просканировать внутренности дома! Как защититься от воров нового поколения?

С помощью дронов можно полностью просканировать внутренности дома! Как защититься от воров нового поколения?

Если стены помещения не содержат металлические конструктивные элементы (сетки, арматуру), экранирующие электромагнитные волны, то это помещение можно просканировать неким подобием радиолокационной системы и с ее помощью получить представление о находящихся в нем объектах живой и неживой природы. За последние несколько месяцев в СМИ были опубликованы по крайне мере три сообщения об использовании таких локаторов, излучающими и принимающими устройствами в которых были обычные Wi-Fi-роутеры. В этих экспериментах исследователи получали двумерные изображения объектов и карту их размещения в помещении.

Читать далее


Как «Ростелеком» и «Росэнергоатом» строят крупнейший в России и Европе дата-центр под Тверью

Как «Ростелеком» и «Росэнергоатом» строят крупнейший в России и Европе дата-центр под Тверью

Примерно 2,5 года назад в СМИ появилась информация о подписании договора между «Росэнергоатомом» и «Ростелекомом» о долевом участии в строительстве крупнейшего в России и Европе дата-центра, владельцем которого будет «Росэнергоатом», а «Ростелекому» будут предоставлены в аренду 4 тыс. серверных стоек.

Читать далее


Почему интернету вещей (IoT) не обойтись без спутникового интернета?

Почему интернету вещей (IoT) не обойтись без спутникового интернета?

Всего лишь через 3 года, по расчетам аналитиков компании Gartner, к Интернету будут подключены не менее 20 млрд объектов: систем информационного обеспечения автомобилей, управления инженерным и бытовым оборудованием «умных» домов, сельскохозяйственными и промышленными агрегатами и массой других устройств «нечеловеческой» природы, а людей, пользующихся к тому времени Интернетом, будет примерно в 3 раза меньше.

Читать далее


Какую сферу применения нашли RFID-пломбы?

Какую сферу применения нашли RFID-пломбы?

Инвентаризация товаров в различных видах тары (мешки, ящики, коробки) на складах и при перегрузке в конечных пунктах транспортировки значительно облегчается, если на таре установлены «сторожевые» RFID метки-пломбы. Эти устройства закрепляются на упаковочной таре с таким расчетом, что проникнуть в нее невозможно, не нарушив «попутно» RFID-пломбу.

Читать далее