基于创新纳米材料的超级电容器将为大众市场带来吸引力,向德国冷淡的公众兴趣又迈进了一大步。该运动目前正在激励该设备的最先进的进步。
电动汽车在挪威非常受欢迎,他们是斯堪的纳维亚国家道路的常见景象 - 这么多,使电动汽车第二次占据了新的车辆注册表。这造成了与德国局势形成鲜明对比,电动车辆仅宣称市场的一小部分。
在德国道路上的4300万辆汽车中,只有8000辆电动供电。劝阻德国驾驶者从转向电动汽车的主要因素是高投资成本,其短驾驶范围和缺乏充电站。途中的另一个主要障碍是通往电动汽车的批量接受的途中是涉及的充电时间。
加油常规汽车的分钟是如此较短的是,它使情况几乎无可比拟。然而,通过包含超级电容器,可以显着缩短充电持续时间。这些替代的能量存储设备是快速充电,因此可以更好地支持电动汽车中经济能量的使用。例如,采用传统的汽油动力车辆,制动的作用将动能转化为散热和未使用的热量。
相反,电动汽车上的发电机可以将动能转化为电能以供进一步使用。这种电流经常以震动的形式出现,需要存储设备能够在短时间内承受大量的能量输入。在这个例子中,能够在瞬间捕获和存储转换后的能量的超级电容器完全符合这一情况。与充电/放电速率有限的电池不同,超级电容只需要几秒钟就可以充电,并可以根据需要将电力反馈给空调系统、除雾器、收音机等。
快速储能设备的不同之处在于它们的能量和功率密度特性——换句话说,就是设备在给定的时间内,相对于其质量所能提供的电能的数量。众所周知,超级电容器具有高功率密度,因此可以在短时间内提供或捕获大量的电能,尽管其缺点是能量密度低。
超级电容器能够储存的能量通常是电化学电池的10%(当两个相同重量的设备进行比较时)。这正是挑战所在,也是“电图”项目试图解决的问题。ElectroGraph是一个由欧盟支持的项目,其联盟由来自研究机构和行业的10个合作伙伴组成。该项目的主要任务之一是开发新型超级电容器,显著提高储能能力。
随着项目在6月份接近尾声,斯图加特弗劳恩霍夫制造工程和自动化研究所的项目协调员Carsten Glanz解释了其成功完成的概念和方法:“在储存过程中,电能以附着在电极材料上的带电粒子的形式储存起来。“为了更有效地储存能量,我们设计了重量轻、表面更大、可用的电极。”
石墨烯电极显著提高能源效率
在许多测试中,研究人员和他的团队研究了纳米材料石墨烯,其极高的比表面积高达2,600米2/ g和高导电率实际呼出用作电极材料。它由由碳原子制成的超薄单层晶格组成。当用作电极材料时,它大大增加了具有相同量的材料的表面积。从这个方面来看,石墨烯显示出替代活性炭的电位 - 在商业超级电容器到日期中使用的材料 - 其具有1000至1800米之间的特定表面积2/ g。
“电极之间的空间充满了液体电解质,”格兰兹透露。“我们使用离子液体来实现这一目的。石墨烯电极和离子液体电解质是一种理想的材料组合,我们可以在更高的电压下工作。”
“通过以各个层之间存在间隙的方式布置石墨烯层,研究人员能够建立一种有效地使用该纳米材料的内在表面区域的制造方法。这防止了各个石墨烯层重新包装成石墨,这将减少存储表面并因此减少能量存储容量的量。“我们的电极已经超过75%在储存能力中以商业上提供75%,”强调工程师。
“我想到了未来的汽车将有电池连接到许多电容器在整个车辆中传播的许多电容器,这将在加速期间在高功率需求相位期间接管能源供应,例如和空调系统的夯实。这些电容器将在启动汽车时缓解电池的负担和盖板电压峰值。结果,可以减少大规模电池的尺寸。“
为了展示这项新技术,ElectroGraph联盟开发了一个由超级电容器组成的演示装置,这些超级电容器安装在汽车的侧视镜上,并在一个能量自给自足的系统中由太阳能电池充电。该演示程序将于5月底在夫琅和费国际摄影学会的传播研讨会上公布。
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