Учёные создали суперконденсатор дешевле некуда — из воды, глины и графена
В цивилизации при тотальном использовании электричества суперконденсаторам отведена важная роль. Они способны стабилизировать электросети, заменив буферные генераторы, позволяют использовать рекуперацию в процессах с электродвигателями и даже могут служить источниками резервного питания для нетребовательной электроники или компьютерной памяти. Их нужно много и не за все деньги мира, в чём преуспели учёные из Германии.
Источник изображения: Martin Künsting
Так, группа исследователей из Технического университета Гамбурга (Technische Universität Hamburg) под руководством Василия Артёмова показала, что обычная чистая вода может работать как электролит в суперконденсаторе, если поместить её в нанометровые каналы глинистых минералов. Разработка получила название Blue Capacitor. В отличие от обычных аккумуляторов и суперконденсаторов, где часто используются соли, кислоты или другие химические электролиты, новая система построена на трёх доступных компонентах: воде, глине и углероде в форме графена. Работа опубликована в Nature Communications.
Суть открытия в том, что вода в каналах шириной около 1 нм ведёт себя иначе, чем обычная вода в большом объёме. Такие каналы примерно в 100 000 раз тоньше человеческого волоса. Внутри них молекулы воды оказываются настолько сильно ограничены стенками глинистой структуры, что из-за этого меняются её электрические свойства: вода становится способна эффективно переносить заряд без добавления солей и кислот. Графен в этой системе нужен как высокопроводящий углеродный материал для обычных электродов, а глина формирует множество тончайших водных каналов.
В лабораторных испытаниях Blue Capacitor сохранил стабильную работу после более чем 60 000 циклов заряда и разряда, удерживая напряжение до 1,6 В, что стало рекордным показателем для чисто водного электролита. Если технологию удастся развить до коммерческого применения, то есть вероятность появления экологически чистых решений для систем стабилизации солнечной и ветровой энергии и электротехники в целом.
© 3DNews
