新研究有望实现超级电容突破,实现更佳能量存储

2017-01-04 11:20:34 来源:科技头条 编辑:科技情报

德国的一个科研团队发现一种新的方法可以改进电容量,而且与现有方法相比,这种新方法能够按照数量级来增加电容量,有助于超导体行业的发展。研究人员在水性介质中使用铁氰化钾“混合物”时,发现了这种改进方法。

在题为“用铁氰化钾氧化还原电解质实现高性能混合能量存储”的文章中,来自位于萨尔布吕肯的莱布尼茨新材料研究所的研究团队描述了他们如何利用离子交换膜克服了电流泄漏问题。该团队发现这种混合介质的能量容量为每千克28.3瓦时,即每升11.4瓦时。这与当前超级电容器产品30瓦时/千克的上限很接近,而且比在硫酸钠水溶液中操作的相同电池更高。研究人员还发现这种混合介质具有“优异的长期稳定性”,能够进行多达10,000次的充放电循环。可以说这种混合电化学能量存储为将来先进的能量存储应用确立了强大的立足点。

美国阿贡国家实验室的科学家说,氧化还原电解质是此项研究的“关键因素”,这种铁氰化物氧化还原电解质可以通过化学反应提供更高的容量和能量。另一个重要发现就是离子选择膜,这是保持电容的另一关键组件,它能够防止电池放电导致电容退化。这项研究成果可以用来建造超级电容器,这种超级电容器能够在不放电的稳定状态下持续更长的时间。人们在给电容器充电后,都不希望自放电现象的发生,都希望能量能够存储尽可能长的时间。

传统的电容器以两块荷电板为基础,两块荷电板由绝缘材料分离,但是近来的超级电容器研究专注于能够在较高电压下操作的离子液体电解质。莱布尼茨新材料研究所的混合方法开辟了一条新路径,可能有助于扩大超级电容器的应用范畴。超级电容器具有非常独特的功能,对于其他电池技术来说,它是一项非常有应用潜力的补充技术。它可以具有非常好的动力性,这一点在很多情况下都非常有用。比如说驾驶电动汽车时,需要在短时间内具有大量的能量输入,这种电力输出就不是由电池提供的。目前已经有越来越多的人对于将超级电容器用于交通运输感兴趣,这并不仅仅是因为它们的高功率容量,而且也是因为它们可以非常快速地充电。例如瑞士艾波比集团已经使用该技术为公共汽车充电,只需要短短的3-5分钟。

但是即使莱布尼茨新材料研究所的这种方法有助于克服当前的一些技术缺陷,这种化学方法可能仍然难以商业化。因为虽然所使用的材料容易获得、不会花费很多,但是混合物中有潜在危险性的氰化物可能会引起安全性问题。由于使用的浓度不同,所以可能会具有危险性。在实际应用中,对所有这些危险都必须进行评估。

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