GreenTech-BG

Българският сайт за зелени технологии

Батерии и суперкондензатори върху хартия

December 14, 2009

268578171
Изследователски екип от университета в Станфорд миналата седмица публикува резултатите от своите експерименти и предизвика огромен интерес – напълно обяснимо – те са разработили успешно батерията-мечта. Тя е тънка, лека, съхранява голямо количество енергия, произвежда се лесно и сравнително евтино. Освен това чрез тяхната технология могат да се произвеждат и суперкондензатори.

Като нанасят върху лист обикновена копирна хартия  специално нано-мастило, състоящо се от въглеродни тръбички и сребърни нишки, те получават гъвкави листове, от които могат да се изработят устройства, които да съхраняват енергия.

Използваните наноматериали представляват миниатюрни едномерни структури с много малък диаметър. Те се „захващат“ изключително здраво към порестата тъкан на хартията и много трудно могат да бъдат отстранени, което е условие за дълъг живот на бъдещите батерии и ултракондензатори, които ще се „печатат“ с тях. Например за хартиените суперкондензатори се очаква да издържат до 40 000 цикъла зареждане-разреждане. Освен това проводимостта на устройствата, изработени с подобни наномастила, е много по-добра от проводимостта на обикновените проводници.

Екипът на Cui и преди е опитвал да създаде устройства за съхранение на енергия с помощта на наноматериали. Само че тогава те са ползвали като основа различни пластмаси, при които обаче свързването е много по-слабо, сравнено с хартията. Хартията има още едно предимство – тя може да се навива или сгъва по разнообразни начини, освен това дори потопена в киселина или основа, хартиената батерия не се разрушава и не загубва своите качества. „Не сме тествали само какво се случва при изгарянето и“ – шегуват се изследователите.

„Технологията вероятно ще се комерсиализира много бързо. Тя едва ли ще се ограничи само до батерии и суперкондензатори. Това е един чудесен, евтин и гъвкав електрод, който може да се ползва във всякакви електрически устройства“ – казва
Peidong Yang, професор по химия в University of California-Berkeley.

Cui предполага, че неговото откритие ще може да даде чудесно и евтино решение за съхранение на енергията, генерирана от ВЕИ в часовете на ниско търсене и бързото и отдаване към мрежата в часовете на пиково потребление.

По материали от: nanitenews

Био на автора: Севдалина Пеева:
Публикувам в Greentech-BG от февруари 2008 с фокус зелени технологии и иновативни решения, които ще помогнат да живеем в един по-чист свят.
Теми: батерия, наноматериали, съхранение на енергия, ултракондензатори

  1. Попов
    14 Dec 09
    8:42 pm

    Твърде е хубаво, за да е истина. 🙂

  2. Joro
    14 Dec 09
    9:40 pm

    Истина е, само върху масовото производство и рециклирането трябва да се поработи.

  3. Драгомир
    15 Dec 09
    1:16 pm

    Много е ясно как се правят кондензатори, но защо не разбирам как се правят батерии. Четох новината преди време и не помна да споменаваха за батерии – как работят тези батерии? Да не би тези суперкондензатори да са ги нарекли батерии?
    По принцип какво значи това супер – кондензатор, който изобщо не се разрежда ли? Как се постига това? Всъщност споменатото мастило си е идеален проводник, а при разреждането на кондензаторите е от значение изолационния материал (диелектрика) между пластините на кондензатора?

    Много въпроси, дано поне на част от тях ми бъде отговорено.

  4. Севдалина Пеева
    15 Dec 09
    1:44 pm

    Драгомир, за изолатор служи самата хартия – т.е. обратната страна на хартиения лист, която не е покрита с наномастило.
    Кликни на линка на nanitenews.com и там има много хубаво няколко минутно видео, мисля че на повечето си въпроси ще намериш отговор.

  5. @Драгомир – По принцип няма съществена разлика между кондензатори, суперкондензатори и батерии. Различията са само в количеството съхранена енергия, плътността, и времето за зареждане и разреждане. Суперкондензаторите размиват тези граници, защото притежават свойство и на батериите и на кондензаторите. От една страна съхраняват много енергия, а от друго издържат на много работни цикъли и деградират много бавно. Също така се зареждат/разреждат много бързо.

  6. Драгомир
    16 Dec 09
    9:02 am

    Това „разреждат много бързо“ означава че като го заредиш, то той ще загуби заряда си твърде бързо, без да се „източва“ умишлено. Предполагам, че суперкондензатор означава обратното – изключително бавно разреждане, но това би трябвало да е свойство на диелектрика (изолатора)!

    Батериите по принцип се основават на химични процеси, които произвеждат електричеството. Кондензаторите – напротив са чисто на физичен принцип. Кондензаторите представляват грубо казано две огромни по площ пластини – една до друга, а между тях има изолатор. Този изолатор не може да е хартията, защото тя е ужасно дебела! Така да се каже говорим за коренно различни неща.

    Също така огромните цикли заряд разряд са нещо естествено за ВСЕКИ кондензатор (т.е. почти всички кондензатори се развалят изключително бавно). Изключение са т.н. електролитни кондензатори, които след време протичат – дори и да не се използват. Те имат някакви предимства и затова се използват именно те на много места.
    Например RAM паметта съдържа много миниатурни кондензатори, които си имат твърде дълъг живот. Те се саморазреждат мнооого бързо и затова самата памет е така организирана, че периодично да ги прочита и да презаписва информацията в тях.
    FLASH паметта също съдържа нещо подобно на кондензатори, но за да се зареди/разреди, то електричеството трябва да премине през изолатора – заради това при запис на флашката се отделя голямо количество топлина, а изолаторът се разваля след определен брой цикли зареждане разреждане.

    В последствие от статията не намерих отговор на въпросите си. Може да потърся оригиналната статия (в научното списание), но едва ли ще я намеря.

  7. Севдалина Пеева
    16 Dec 09
    11:56 am

    http://www.pnas.org/content/early/2009/12/04/0908858106.full.pdf+html
    – оригиналната статия.
    Това не е БГ, където всичко е секретно, статията е достъпна и то напълно безплатно 🙂

  8. Joro
    16 Dec 09
    2:47 pm

    Очевидно си запознат с интегралните схеми.. Ок, предимствата на електролитния кондензатор са бавният разряд – заряд, може да компенсира колебанията на тока в стабилизирращита блокове. Супрекондензаторът или ултракондензаторът е кондензатор с много голям капацитет (от порядъка на Фаради). Какцитетът не е само свойство на диелектрика. Колкото е по-голяма площта на електродите, толкова капацитетът е по-голям. Друг начин да увеличиш капацитета е ако доближиш електродите достатъчно близо, но ограничението тук ти е пробивното напрежение. Ползват се матерали с високо такова. А с площта на електродите расте и размерът, нали?
    Пример за ултракондензатор в практиката – ако помниш уредбите с 5 диска преди повече 10 години дето нашумяха (за по 400 лв), в някои от тях вместо батерия на платката има такъв кондензатор. Служи да захранва часовника и може би за някои настройки. Преди нанотехнологиите, голямата площ на електродите се осигуряваше от активен въглен.

  9. Joro
    17 Dec 09
    10:57 pm

    Драгомир,
    Виж сега колко е лесно…
    http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_double-layer_capacitor Не можеш да кажеш, че няма инфо

  10. Joro
    17 Dec 09
    11:10 pm

    А колкото до оригиналната статия както виждам акцентът е върху проводящото мастило, което било много проводимо и къде можело да се ползва (за изпечатваели ел.вериги (платки де), електроди за кондензатори и батерии..). Такова нещо има не осега, но неговото състоящо се от въглеродни нанотръбички и сребърни наножички било много по-проводящо, по-гъвкаво, по яко..
    Виж и това http://www.technologyreview.com/energy/24097/page1/
    Дано съм ти разбрал въпроса.

  11. Tonchev
    22 Feb 10
    4:05 pm

    Каквито и батерии да се измислят за електромобили, тяхното зареждане е по-рядко необходимо, ако на борда на автомобила има фотоволтаични панели и вятърни турбини. Вижте прототип на градска електрокола с фотоволтаици по български патентни на http://www.b2b.bg/bgcar.html Ако колата е с регенаративни спирачки като двоен хибрид например, пробегът ѝ може да се удължи с около 50% при натоварено движение.

    Вижте български патентовани решения за двойни хибриди на http://www.tonchev.org/hcarbg.html

Добавете коментар

XHTML: You can use these tags: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>