Вчені винайшли суперконденсатори: чим вони кращі за звичайні батареї

Нова технологія дозволяє пропускати іони через «пори» не по одному, а тисячами відразу, що значно збільшує ефективність акумуляторів

 

Фото: unsplash.com

Учені з Університету Колорадо в Боулдері (США) створили нову модель суперконденсаторів, які дозволяють батареям заряджатися на дуже великих швидкостях.

Усередині стандартних акумуляторів іони передаються з одного боку на інший, витрачаючи заряд, а потім змінюють напрямок для перезарядження. Коли іони проштовхуються через спеціальний матеріал, він відбирає електрони, які стають електричним струмом, витікаючи з клеми.

Згодом запас електронів виснажується, і акумулятор розряджається. У акумуляторній батареї, що перезаряджається, іони можуть повернутися в початковий стан, і тоді електрони будуть відбиратися в новому циклі.

Суперконденсатор — нова концепція, що поєднує в собі конструкцію батареї і фізику конденсатора. Конденсатор складається з двох шарів провідного матеріалу, між якими знаходиться ізолятор (наприклад, скло). Цей ізолятор змушує енергію накопичуватися з обох сторін.

У конструкції суперконденсатора енергія накопичується на поверхні в електричному полі, яке утримує електрони на місці. Ця відмінність є ключовою: частинки не з’єднуються і не відриваються від атомів і молекул під час хімічної реакції, що економить енергію і запобігає зносу з плином часу.

Анкур Гупта та його команда розробили ефективний спосіб накопичення заряду за допомогою пористого суперконденсатора.

«Основна привабливість суперконденсаторів полягає в їх швидкості. То як ми можемо пришвидшити їх зарядку та вивільнення енергії? Завдяки більш ефективному руху іонів», — зазначає Гупта.

Вчені використовували знання про потоки, що проходять через пори, — наприклад, дослідження фільтрації води — і застосували ці знання до потоку енергії через пористий матеріал. Цю технологію ще належить доопрацювати, проте дослідники впевнені, що вона виявиться цілком життєздатною.