Графеновые суперконденсаторы, созданные корейскими инженерами, готовы к использованию в электрических автомобилях

Зарядка электрического автомобиля


Нравится вам это или нет, но эра электрических автомобилей неуклонно приближается. И в настоящее время только одна технология сдерживает прорыв и захват рынка электромобилями, технология аккумулирования электрической энергии. Несмотря на все достижения ученых в этом направлении, большинство электрических и гибридных автомобилей имеют в своей конструкции литий-ионные аккумуляторные батареи, которые имеют свои положительные и отрицательные стороны, и могут обеспечить пробег автомобиля на одном заряде лишь на небольшую дистанцию, достаточную лишь для перемещений в городской черте. Все ведущие мировые автопроизводители понимают эту проблему и занимаются поисками методов увеличения эффективности электрических транспортных средств, что позволит увеличить дальность поездки на одном заряде аккумуляторных батарей.

Одним из направлений повышения эффективности электрических автомобилей является сбор и повторное использование энергии, превращающейся в тепло при торможении автомобиля и при движении автомобиля по неровностям дорожного покрытия. Уже разработаны методы возврата такой энергии, но эффективность ее сбора и повторного использования крайне низка из-за малой скорости работы аккумуляторных батарей. Времена торможения обычно исчисляются секундами и это слишком быстро для аккумуляторных батарей, на зарядку которых требуются часы времени. Поэтому для аккумулирования "быстрой" энергии требуются другие подходы и аккумулирующие устройства, на роль которых больше всего походят конденсаторы большой емкости, так называемые суперконденсаторы.

К сожалению, суперконденсаторы еще не готовы выйти на "большую дорогу", несмотря на то, что они способны быстро заряжаться и разряжаться, их емкость пока относительно низка. Помимо этого, надежность суперконденсаторов также оставляет желать лучшего, материалы, используемые в электродах суперконденсаторов, постоянно разрушаются в результате многократных циклов заряда-разрядки. А это вряд ли допустимо с учетом того, что за всю жизнь электрического автомобиля количество циклов работы суперконденсаторов должно составить много миллионов раз.

У Сэнтэкумэра Кэннэппэна (Santhakumar Kannappan) и у группы его коллег из Института науки и техники, Кванджу, Корея, имеется решение вышеописанной проблемы, основой которого является один из наиболее удивительных материалов современности - графен. Корейские исследователи разработали и изготовили опытные образцы высокоэффективных суперконденсаторов на основе графена, емкостные параметры которых не уступают параметрам литий-ионных аккумуляторных батарей, но которые способны очень быстро накапливать и отдавать свой электрический заряд. Помимо этого, даже опытные образцы графеновых суперконденсаторов способны выдержать без потери своих характеристик многие десятки тысяч рабочих циклов.

Пористая форма графена


Уловка, которая позволила добиться столь внушительных показателей, заключается в получении особой формы графена, у которой имеется огромная площадь эффективной поверхности. Исследователи получили такую форму графена, смешав частицы окиси графена с гидразином в воде и размельчив все это с помощью ультразвука. Получившийся графеновый порошок был упакован в дискообразных таблеток и высушен при температуре 140 градусов по шкале Цельсия и при давлении 300 кг/см в течение пяти часов.

Получившийся материал получился очень пористым, у одного грамма такого графенового материала его эффективная площадь соответствует площади баскетбольной площадки. Помимо этого, пористая природа этого материала позволяет ионной электролитической жидкости EBIMF 1 M заполнить полностью весь объем материла, что приводит к увеличению электрической емкости суперконденсатора.

Измерение характеристик опытных суперконднсаторов показали, что их электрическая емкость составляет около 150 Фарад на грамм, плотность хранения энергии составляет 64 ватта на килограмм, а плотность электрического тока равна 5 амперам на грамм. Все эти характеристики сопоставимы с аналогичными характеристиками литий-ионных аккумуляторов, плотность хранения энергии которых составляет от 100 до 200 Ватт на килограмм. Но у этих суперконденсаторов имеется одно огромное преимущество, они могут полностью зарядиться или полностью отдать весь накопленный заряд всего за 16 секунд. И это время является самым быстрым временем заряда-разрядки на сегодняшний день.

Этот набор внушительных характеристик, плюс несложная технология изготовления графеновых суперконденсаторов могут послужить оправданием заявлению исследователей, которые написали, что их "графеновые суперконденсаторные устройства аккумулирования энергии уже прямо сейчас готовы для массового производства и могут появиться в ближайших поколениях электрических автомобилей".




Ключевые слова:
Графен, Суперконденсатор, Аккумулятор, Батарея, Заряд, Разряд, Энергия, Площадь, Электрод, Емкость, Электрический, Автомобиль

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Новый тип суперконденсаторов сможет вытеснить аккумуляторные батареи в сист ...
  • Созданы волоконные суперконденсаторы, которые можно вплетать в ткань для из ...
  • Графеновые суперконденсаторы смогут заменить аккумуляторные батареи в малог ...
  • Графеновые суперконденсаторы - одни из главных претендентов на замену химич ...
  • Применение миниатюрных суперконденсаторов может значительно повысить срок с ...




  • 21 ноября 2013 10:08
    #1 Написал: ogost

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    ох сколько уже ждали этот графен в электромобилях! надеюсь, что это не утка или пустой пиар, и подобные аккумуляторы скоро уже появятся в тесле.
        
    21 ноября 2013 15:55
    #2 Написал: trex

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    А это вряд ли допустимо с учетом того, что за всю жизнь электрического автомобиля количество циклов работы суперконденсаторов должно составить много миллионов раз.

    А чо сразу не миллиарды раз? Так сказать, с запасом, штоб не ошибиться..
        
    21 ноября 2013 16:19
    #3 Написал: solim

    Публикаций: 0
    Комментариев: 61
    Если б в мобилку :)
        
    21 ноября 2013 21:21
    #4 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    Не пойму, как измеряется "плотность энергии" в Ваттах на килограмм?
    Мощность на единицу веса имеет смысл для моторов, показать какой легкий и мощный, другими словами показатель пропускной способности.
    А причем тут конденсатор, и его параметры хранения энергии, а не пропускания?
        
    21 ноября 2013 22:19
    #5 Написал: trex

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    volod,
    Ватт*час на килограмм,а не так как тут написано, но на этом сайте афтары совсем в этом не разбираются
        
    21 ноября 2013 22:59
    #6 Написал: Alexey

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Нельзя ли выкладывать ссылку ещё и на оригинал статьи?

    В этой количество ляпов так зашкаливает, что за деревьями леса не видно.
        
    22 ноября 2013 06:51
    #7 Написал: BAPK

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    http://www.technologyreview.com/view/521651/graphene-supercapacitors-ready-for-e
    lectric-vehicle-energy-storage-say-korean-engineers/
        
    22 ноября 2013 18:34
    #8 Написал: Glenfiddich

    Публикаций: 0
    Комментариев: 199
    Цитата: Alexey
    Нельзя ли выкладывать ссылку ещё и на оригинал статьи?

    В этой количество ляпов так зашкаливает, что за деревьями леса не видно.


    В самом конце каждой статьи есть ссылки на первоисточники, смотри внимательнее


    --------------------
        
    23 ноября 2013 11:33
    #9 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    Glenfiddich,
    давно ее надо было сделать заметнее, многие ее не видят и дело не в слепоте
        
    13 декабря 2013 05:36

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    в килограмме бензина энергии больше припасено
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.