Doorbraak in energieopslag: nieuwe supercondensatoren

Volgens een nieuwe studie van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) zouden de twee meest voorkomende materialen in de menselijke geschiedenis, cement en carbon black (vergelijkbaar met zeer fijne houtskool), de basisgrondstoffen kunnen worden voor een nieuwe, goedkope energieopslag. systeem.

MIT-onderzoekers hebben ontdekt dat deze twee materialen zich kunnen combineren met water om supercondensatoren (vervangers voor batterijen) te maken, die elektrische energie kunnen opslaan. Er wordt gezegd dat deze technologie de stabiliteit in het energienetwerk kan handhaven ondanks schommelingen in het aanbod van hernieuwbare energie, waardoor het gebruik van hernieuwbare energie zoals zonne-, wind- en getijdenenergie wordt bevorderd.
 

Onderzoekers zeggen bijvoorbeeld dat hun supercondensatoren uiteindelijk kunnen worden geïntegreerd in de betonnen fundering van een huis, waar ze tegen zeer weinig (of geen) kosten een hele dag energie kunnen opslaan en toch de structurele sterkte kunnen bieden die nodig is voor het huis. De onderzoekers overwegen ook een betonnen weg aan te leggen die contactloos opladen mogelijk maakt voor elektrische voertuigen die op deze weg rijden.

De nieuwste onderzoeksresultaten zijn onlangs gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Een condensator is in principe een heel eenvoudig apparaat, bestaande uit twee geleidende platen ondergedompeld in de elektrolyt en gescheiden door een membraan. Wanneer een spanning wordt aangelegd op een condensator, hopen positief geladen ionen uit de elektrolyt zich op de negatief geladen plaat op, terwijl positief geladen platen negatief geladen ionen accumuleren.

Omdat het membraan tussen de platen de migratie van geladen ionen verhindert, creëert deze scheiding van ladingen een elektrisch veld tussen de platen en wordt de condensator geladen. Deze twee kaarten kunnen dit paar ladingen gedurende een lange periode behouden en ze vervolgens zeer snel leveren wanneer dat nodig is. Een supercondensator is een condensator die extreem grote hoeveelheden lading kan opslaan.
De hoeveelheid elektriciteit die een condensator kan opslaan, hangt af van de totale oppervlakte van de geleidende plaat. De sleutel tot de nieuwe supercondensator die door het team is ontwikkeld, ligt in een methode voor het produceren van op cement gebaseerde materialen, die een extreem groot intern oppervlak hebben vanwege hun dichte en onderling verbonden geleidende materiaalnetwerk binnen hun volume.

Concreet bereikten onderzoekers dit doel door sterk geleidend carbon black, cementpoeder en water in een betonmengsel te doen en dit te laten stollen. Wanneer water reageert met cement, vormt het op natuurlijke wijze een vertakkingsnetwerk in de structuur, en koolstof migreert naar deze ruimtes en vormt een lineaire structuur in het verharde cement.

Deze structuren hebben een gevorkte structuur, waarbij grotere takken aanleiding geven tot kleinere takken, enzovoort, waardoor uiteindelijk een zeer groot oppervlak ontstaat binnen een relatief klein volumebereik.
Dompel dit materiaal vervolgens onder in een standaard elektrolytmateriaal, zoals kaliumchloride (een zout), dat zorgt voor geladen deeltjes die zich ophopen op de koolstofstructuur. Onderzoekers hebben ontdekt dat twee elektroden gemaakt van dit materiaal gescheiden zijn door een dunne ruimte of isolatielaag, waardoor een zeer krachtige supercondensator ontstaat.

Onderzoekers wijzen erop dat cement en carbon black twee materialen zijn met een geschiedenis van minstens tweeduizend jaar. ‘Als je ze op een specifieke manier combineert, krijg je een geleidend nanocomposietmateriaal, en dan wordt het pas echt interessant. Bovendien is het vereiste koolstofgehalte erg klein, goed voor slechts 3 procent van het mengselvolume, wat een doorlaatbaar koolstofgehalte kan vormen. koolstof netwerk.
Onderzoekers zeggen dat supercondensatoren gemaakt van dit materiaal een groot potentieel hebben bij het helpen van de wereldtransitie naar hernieuwbare energie. De belangrijkste bronnen van niet-emissie-energie, zoals windenergie, zonne-energie en getijdenenergie, genereren allemaal hun output op variabele tijdstippen, die vaak inconsistent zijn met de piek van het elektriciteitsverbruik. Daarom zijn methoden voor het opslaan van elektriciteit essentieel.

De vraag naar grootschalige energieopslagsystemen is zeer groot en bestaande batterijen zijn te duur en maken vooral gebruik van materialen als lithium. Het aanbod van lithium is beperkt, waardoor er dringend behoefte is aan goedkopere alternatieven. Dit is waar onze technologie veelbelovend is, omdat cement overal aanwezig is”, zeiden ze.
Het onderzoeksteam berekende dat een nano-carbonblack-gedoteerd beton van 45 kubieke meter (equivalent aan een kubus met een diameter van ongeveer 3,5 meter) voldoende capaciteit zou hebben om ongeveer 10-kilowattuur aan energie op te slaan, wat wordt beschouwd als de het gemiddelde dagelijkse elektriciteitsverbruik van een huishouden. Omdat beton zijn sterkte behoudt, kunnen huizen die van dit materiaal zijn gebouwd de energie die wordt opgewekt door zonnepanelen of windmolens een dag opslaan en gebruiken wanneer dat nodig is. Bovendien is de laad- en ontlaadsnelheid van supercondensatoren veel sneller dan die van batterijen.
Onderzoekers zeggen ook dat het eerste gebruik van deze technologie kan plaatsvinden in geïsoleerde huizen, gebouwen of schuilplaatsen ver van het elektriciteitsnet, die mogelijk worden aangedreven door zonnepanelen die zijn aangesloten op cementsupercondensatoren.
Ze zeiden dat het systeem zeer schaalbaar is omdat de energieopslagcapaciteit een directe functie is van het elektrodevolume. Je kunt een elektrode van 1 mm dik veranderen in een elektrode van 1 meter dik, en door dat te doen kun je feitelijk je energieopslagcapaciteit uitbreiden, van het een paar seconden laten branden van een LED tot het leveren van stroom aan het hele huis.

Ons bedrijf is gefocust op koperen eindkappen van topkwaliteit, zekeringterminalcontacten, (ELEKTRISCH VOERTUIG) EV-filmcondensator BusBar, (ZONNE-ENERGIE) PV-omvormer BusBar, gelamineerde BusBar, aluminium behuizingen voor nieuwe energiebatterijen, koper / messing / aluminium / roestvrij staal Stamping Parts en andere elektrische producten Metal Stamping and Welding Assembly al meer dan 18 jaar in China. We zijn begonnen als een kleine onderneming, maar zijn nu uitgegroeid tot een van de toonaangevende leveranciers in de EV- en PV-industrie in China.

Als u vragen heeft, neem dan gerust contact met ons op en wij zullen zo snel mogelijk antwoorden!