美国开发新型储能设备 ,可以在几分钟内给电动汽车充满电

2020-09-14 13:38   来源: 互联网    阅读量:4034

得州农工大学的研究人员开发了一种新型的储能装置。这种装置基于植物、灵活、重量轻、成本效益高,甚至可以在不久的将来完全充电到电动汽车上。


生物材料在储能设备中的应用一直是困难的,因为它所产生的电气化性能难以控制,这将严重影响设备的寿命周期和性能。此外,生物材料的制造通常包括危险的化学过程。我们设计了一种环保的储能装置,它具有优越的电气化性能,易于制造,安全且便宜得多," 领先的研究人员洪亮博士说。


储能装置一般以电池或超级电容器的形式出现。这两种装置在需要时都能提供电流,但有一些根本的区别。电池可以在单位体积内储存大量的电荷,而超级电容器可以在短时间内迅速产生大电流。因此,超级电容器能更快地给设备充电。


超级电容器的内部结构与普通电容器基本相同,它们都可以在金属板或电极上储存电荷。但是,与普通电容器不同,超级电容器可以根据不同的用途和设计制造不同的尺寸和形状。此外,超级电容器还可以使用不同的电极材料。

在研究过程中,梁和他的团队被二氧化锰纳米粒子所吸引,并使用这种材料为超级电容器设计了一种电极。与广泛用于制造电极的其他过渡金属氧化物,如氧化钌或氧化锌相比,二氧化锰更便宜、更丰富、更安全," 梁说。然而,二氧化锰的一个明显缺陷是它的电导率很低。


木质素是一种天然聚合物,能将木材纤维结合在一起。先前的研究表明,将木质素与金属氧化物结合,可以改善电极的电化学性能。为了制作电极,研究小组用高锰酸钾消毒剂处理纯化木质素。然后,高温高压引发氧化反应,高锰酸钾分解并沉积二氧化锰在木质素上。然后,他们将木质素和二氧化锰的混合物涂在铝板上形成无害环境的电极。最后,研究人员将木质素 - 二氧化锰 - 铝电极与另一种铝和活性炭制成的电极之间的凝胶电解质固定起来,组装超级电容器。


测试结果表明,超级电容器的电化学性能非常稳定,特别是比电容,即装置储存电荷的能力,即使在几千次充放电循环之后,变化也很小。观察到,当木质素 - 二氧化锰达到最佳比例时,超级电容器的比电容可以是其他超级电容器的 900 多倍。而且,这些超级电容器也很轻、很灵活,可以用作汽车的结构储能元件,用途非常广泛。


在这项研究中,我们采用了一种低成本、可持续的方法来生产具有优良电化学性能的植物型超级电容器,"梁说," 我们希望在不久的将来,只添加绿色可持续成分,使我们的超级电容器 100% 地对环境友好。




责任编辑:萤莹香草钟
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