Rewolucja w magazynowaniu energii. Co to dla nas oznacza?
Badacze z całego świata dają nadzieję na rewolucję w przechowywaniu energii dzięki dwóm niezależnym badaniom opublikowanym w Science. Ich prace koncentrują się na superkondensatorach.
Superkondensatory to urządzenia mające potencjał, by zrewolucjonizować sposób, w jaki przechowujemy energię. Są one znane z szybkiego uwalniania zgromadzonej energii, ale dotychczas brakowało im pojemności, by sprostać większym wymaganiom społecznym. Nowe metody mogą jednak to zmienić.
Czym są superkondesatory?
To urządzenia, które łączą cechy tradycyjnych kondensatorów i akumulatorów, magazynując energię elektryczną. W porównaniu do zwykłych kondensatorów mają bardzo dużą pojemność, co pozwala na przechowywanie większych ilości energii.
Superkondensatory znajdują zastosowanie w różnych dziedzinach. W motoryzacji są używane w hybrydowych i elektrycznych pojazdach do szybkiego dostarczania energii podczas przyspieszania i odzyskiwania energii z hamowania. W energetyce są wykorzystywane w systemach magazynowania energii odnawialnej, takich jak farmy wiatrowe i słoneczne, do stabilizacji sieci i przechowywania nadmiarowej energii. W elektronice użytkowej znajdują zastosowanie w urządzeniach przenośnych, takich jak kamery i telefony komórkowe, dostarczając krótkotrwałe zastrzyki mocy. W przemyśle są wykorzystywane w maszynach i systemach wymagających szybkiego dostarczania energii, na przykład w windach, maszynach produkcyjnych oraz systemach UPS.
Obiecujące wyniki
Według badań opublikowanych w Science, jedno z podejść polega na zastosowaniu ferroelektrycznych materiałów, takich jak BaTiO3, między którymi inżynierowie z Korei i Stanów Zjednoczonych umieścili strukturę 3D. Dzięki temu udało się zmniejszyć remanentną polaryzację i zwiększyć pojemność do 191,7 dżuli na centymetr sześcienny, przy wydajności przekraczającej 90%. Dr Sang-Hoon Bae z Washington University w St. Louis stwierdził, że odkrycie nowego zjawiska fizycznego podczas badań nad właściwościami materiałów okazało się nie tylko fascynujące, ale i niezwykle użyteczne. Mimo że badania są na wczesnym etapie, zaledwie 10 cykli testowych, wyniki są już obiecujące.
Natomiast naukowcy z Uniwersytetu Cambridge skoncentrowali się na strukturze węglowej elektrod superkondensatorów. Odkryli, że nie rozmiar porów, ale stopień nieporządku strukturalnego wpływa na wydajność magazynowania jonów. Ich wyniki wskazują, że bardziej nieuporządkowane struktury węglowe umożliwiają efektywniejsze przechowywanie jonów.
Nadchodzi przełom w rozwoju aut elektrycznych?
Oba odkrycia, mimo że różnią się podejściem, zapowiadają nową erę w technologii magazynowania energii. Chociaż komercjalizacja tych rozwiązań napotyka wiele wyzwań, prowadzone badania wytyczają nowe kierunki. Według informacji z IFLScience, dalsze prace nad ulepszeniem struktury materiałowej są kluczowe, aby sprostać wymaganiom ultraszybkiego ładowania i rozładowywania oraz wysokim gęstościom energii, które są niezbędne w pojazdach elektrycznych.
Te innowacje mogą stanowić krok milowy w dążeniu do ekologicznych technologii, zmieniając zasady gry w magazynowaniu energii i otwierając drogę do przyszłości opartej na odnawialnych źródłach energii.
