Мы близки к доступным суперконденсаторам графена?
Очарование графена в суперконденсаторах
Графен, один слой атомов углерода, расположенный в шестиугольной решетке, обладает необычными свойствами, которые делают его идеальным материалом для суперконденсаторов. Его высокая электрическая проводимость обеспечивает быстрый перевод заряда, что имеет решающее значение для достижения высокой производительности мощности. В отличие от традиционных материалов конденсатора, графен может потенциально позволить суперконденсаторам заряжать и сбросить гораздо более высокие скорости.
Более того, графен имеет чрезвычайно большую теоретическую особую площадь поверхности. Суперконденсаторы хранят энергию через образование электрического двойного слоя на границе раздела электрода - электролита. Большая площадь поверхности обеспечивает больше места для ионов для адсорб и десорб, тем самым увеличивая емкость. Теоретически, суперконденсаторы на основе графена могут предлагать значительно более высокие возможности хранения энергии по сравнению с современными коммерческими суперконденсаторами.
Текущее состояние исследований и разработок
Исследования в академических и промышленных лабораториях по всему миру дали некоторые замечательные результаты. Например, в некоторых исследованиях сообщалось о успешном изготовлении электродов на основе графена с высокими специфическими емкостью. В определенных экспериментах были достигнуты значения, значительно выходящие за рамки обычных активированных углеродных электродов. Ученые также изучают различные методы для синтеза высокого качества графена. Химическое осаждение паров (CVD) является одной из таких методов, которая использовалась для выращивания большой площади, высокого качества графеновых пленок. Эти фильмы могут затем быть включены в дизайн суперконденсатора.
Другая область прогресса заключается в разработке композитных материалов. Комбинируя графен с другими материалами, такими как оксиды металлов или полимеры, исследователи стремятся повысить общую производительность суперконденсатора. Например, добавление оксидов металлов может увеличить псевдокапацинунность, что способствует более высокой общей емкости.
Несмотря на эти захватывающие лабораторные выводы, все еще существуют значительные препятствия, чтобы преодолеть, прежде чем графеновые суперконденсаторы станут коммерчески доступными. Одной из основных проблем является стоимость - эффективное производство высокого качества графена. В настоящее время многие из методов, используемых для производства графена, например, с сердечно -сосудистых заболеваний, являются дорогими и нелегкими масштабируемыми для крупномасштабного производства. Кроме того, процесс интеграции графена в устройства суперконденсатора таким образом, чтобы максимизировать его производительность при сохранении затрат - эффективность все еще находится на экспериментальной стадии.
Существуют также проблемы, связанные с долгосрочной стабильностью и долговечностью суперконденсаторов на основе графена. В реальных - мировых приложениях эти устройства должны выдержать тысячи циклов заряда - разгрузки без значительной деградации в производительности. Некоторые исследования показали, что со временем графеновые листы могут сложить или агломерат, уменьшая доступную площадь поверхности и, следовательно, емкость.
Отраслевые перспективы и первые последователи
Некоторые компании уже предпринимают шаги в направлении коммерциализации технологий графена и хранения энергии. Например, существуют стартапы, которые разрабатывают гибридные устройства, которые сочетают в себе преимущества батарей и суперконденсаторов, причем графен играет ключевую роль в повышении производительности компонента суперконденсатора. Тем не менее, эти продукты все еще находятся на ранних стадиях введения рынка и еще не достигли массового проникновения рынка.
В автомобильной промышленности есть большой интерес к суперконденсаторам графена для использования в электромобилях. Способность быстро заряжать и сброс может потенциально революционизировать способ питания электромобилей, значительно сокращая время зарядки. Но чтобы это произошло, технология должна дальше взрослеть и соответствовать строгим требованиям безопасности, производительности и стоимости автомобильного сектора.
Заключение: дорога впереди
Итак, мы близки к доступным суперконденсаторам графена? Ответ - осторожный «почти, но пока нет». Несмотря на значительный прогресс в понимании свойств графена и его потенциальных применений в суперконденсаторах, и, хотя на рынке существуют многообещающие события на рынке, все еще существует несколько технологических и экономических проблем, которые необходимо решить.
Поскольку исследования продолжаются, и будут обнаружены решения этих проблем, мы можем ожидать, что суперконденсаторы графена постепенно попадают в все большее и большее и большее применение, от потребительской электроники до электромобилей и за ее пределами. Но сейчас мы должны продолжать ждать и наблюдать, как технология развивается к его полному коммерческому потенциалу.
Добро пожаловать, Shanghai Green Tech (GTCAP) — производитель суперконденсаторных батарей и поставщик решений для хранения энергии.
предлагая OEM, ODM и индивидуальные решения для хранения энергии для клиентов.
Авторское право © 2023 GTCAP -
www.greenteche.com
|
Карта сайта