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:

Рельсотронная пушка (рельсотрон): какие возможности у артиллерийского орудия будущего?

Рельсотронная пушка (рельсотрон): какие возможности у артиллерийского орудия будущего?

Американская компания General Atomics около десяти лет занимается разработкой артиллерийской рельсотронной системы под кодовым названием MMRRWS (Multimission Medium Range Railgun Weapon System), которая должна прийти на смену дорогостоящим ракетным комплексам поражения воздушных, морских и наземных целей. На сегодняшний день стоимость одного выстрела ракетной установки составляет от нескольких сот тысяч до миллиона долларов, а цена одного рельсотронного снаряда — $25-50 тыс.

Читать далее


Найден самый лучший термоэлектрический материал!

Найден самый лучший термоэлектрический материал!

Эффект прямого преобразования тепловой энергии в электрическую был открыт почти 200 лет назад (в 1821 году). И с тех далеких времен в материаловедческих лабораториях мира не прекращаются попытки создания материалов с высокими показателями (достаточными для коммерческого использования) такого преобразования.

Читать далее


На рынке LCD прорыв: прозрачным проводникам Indium Tin Oxide найдена замена!

На рынке LCD прорыв: прозрачным проводникам Indium Tin Oxide найдена замена!

Жидкокристаллические экраны, сенсорные панели, органические светодиоды, фотовольтаические элементы (солнечные батареи) и множество других массовых продуктов современной электроники и оптоэлектроники попросту не появились бы в нашей жизни без тонкопленочных прозрачных проводников, которые изготавливаются из твердого раствора оксидов индия и олова (Indium Tin Oxide – ITO).

Читать далее


Мобильные девайсы будут использовать человека (!) в роли соединительного кабеля?

Мобильные девайсы будут использовать человека (!) в роли соединительного кабеля?

Обмен информацией между смартфоном и различными «умными» девайсами (часами, фитнес-трекерами, перстнями и другими «нательными» электронными устройствами) осуществляется посредством двух радиотехнологий – Bluetooth и Wi-Fi. Однако передаваемые по этим беспроводным каналам связи данные, как известно, легко перехватываются хакерами и решение этой проблемы ИТ-безопасности пока не найдено.

Читать далее


Braidio – технология подзарядки умных часов и фитнес-трекеров от смартфона!

Braidio – технология подзарядки умных часов и фитнес-трекеров от смартфона!

«Умные» браслеты для спортсменов, часы, электронные напульсники, мониторящие показатели здоровья больных людей, персональные GPS-трекеры для детей и пожилых людей – спектр носимых устройств расширяется день за днем.

Читать далее


Какой конкурент появился у стандарта Li-Fi?

Какой конкурент появился у стандарта Li-Fi?

Для беспроводной передачи данных наиболее распространены технологии, основанные на использовании радиоволн – Wi-Fi, WiMAX, Bluetooth, ZigBee.

Читать далее


Где готовятся новые внедрения оборудования Li-Fi?

Где готовятся новые внедрения оборудования Li-Fi?

Изобретенная в 2011 году профессором Эдинбургского университета Харальдом Хаасом телекоммуникационная технология Li-Fi (Light Fidelity), которая основана на использовании света, излучаемого обычными осветительными приборами для передачи данных, «набирает обороты».

Читать далее


100% защищенные компьютерные сети уже на походе!

100% защищенные компьютерные сети уже на походе!

Давно известно, что в локальных и глобальных телекоммуникационных сетях практически (да и теоретически!) невозможно защититься от перехватов информации («прослушки»).

Читать далее