Ερευνητές του Πανεπιστημίου του Τέξας στο Ελ Πάσο περιγράφουν πώς πέτυχαν το υψηλότερο επίπεδο που έχει καταγραφεί ποτέ, αποθήκευσης ενέργειας - γνωστό και ως χωρητικότητα - σε έναν υπερπυκνωτή.
Σε αντίθεση με τις μπαταρίες που χρησιμοποιούν χημικούς μετασχηματισμούς για την αποθήκευση και την ανάκτηση ενέργειας, οι υπερπυκνωτές χρησιμοποιούν αντίθετα φορτισμένες επιφάνειες, επιτρέποντάς τους να φορτίζουν πολύ πιο γρήγορα από τις μπαταρίες.
Ο νέος υπερπυκνωτής χρησιμοποιεί μια δομή πυρήνα άνθρακα "νανο-κρεμμύδι" για να δημιουργήσει πολλαπλούς πόρους, επιτρέποντάς του να αποθηκεύσει μεγαλύτερο όγκο ενέργειας, φέρνοντας ενδεχομένως επανάσταση στην αποθήκευση ενέργειας σε ηλεκτρονικά και ηλεκτρικά συστήματα.
Η μελέτη, με επικεφαλής τον Luis Echegoyen, Ph.D., ομότιμο καθηγητή στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ελ Πάσο, και τη Marta Plonska-Brzezinska, Ph.D., του Ιατρικού Πανεπιστημίου του Bialystok, Πολωνία, παρουσιάστηκε πρόσφατα στο περιοδικό Scientific Reports, το οποίο έχει δημοσιευθεί από τον κορυφαίο ερευνητικό εκδότη Nature Portfolios.
Οι υπερπυκνωτές είναι συσκευές που αποθηκεύουν ηλεκτρική ενέργεια μεταξύ δύο μεταλλικών πλακών που βρίσκονται κοντά μεταξύ τους αλλά χωρίζονται από μια επιφάνεια που δεν μπορεί να μεταφέρει ηλεκτρισμό. Οι υπερπυκνωτές είναι παρόμοιοι με τις μπαταρίες, με τη διαφορά ότι οι μπαταρίες αποθηκεύουν και ανακτούν ενέργεια χρησιμοποιώντας χημικούς μετασχηματισμούς, ενώ οι πυκνωτές αποθηκεύουν ενέργεια χρησιμοποιώντας αντίθετα φορτισμένες επιφάνειες. Χρησιμοποιούνται συχνά σε μηχανές που απαιτούν ταχεία εκφόρτιση ενέργειας, όπως ηλεκτρικά αυτοκίνητα, λεωφορεία, τρένα και γερανοί.
Αλλάζει ριζικά ο τρόπος αποθήκευσης
Ο Echegoyen, ένα επί μακρόν μέλος ΔΕΠ του Τμήματος Χημείας και Βιοχημείας του UTEP, σημείωσε: «Αυτό είναι ένα μεγάλο βήμα προς τα εμπρός και μας φέρνει πιο κοντά στην επίτευξη υπερπυκνωτών με υψηλή ενεργειακή πυκνότητα, που θα άλλαζαν ριζικά τον τρόπο αποθήκευσης και διαχείρισης ενέργειας».
Οι υπερπυκνωτές έχουν μεγάλες δυνατότητες επειδή μπορούν να φορτίσουν πολύ πιο γρήγορα από τις μπαταρίες - μέσα σε δευτερόλεπτα έως κλάσματα του δευτερολέπτου, σύμφωνα με τον Echegoyen.
Ωστόσο, οι τρέχοντες υπερπυκνωτές μπορούν να αποθηκεύσουν μόνο μια μικρή ποσότητα ενέργειας, η οποία περιορίζει το εύρος των πιθανών εφαρμογών τους. Εάν οι υπερπυκνωτές μπορούσαν να σχεδιαστούν για να αποθηκεύουν περισσότερη ενέργεια, θα ήταν φυσικά ελαφρύτεροι και θα φορτίζονταν πολύ πιο γρήγορα από τις μπαταρίες, κάτι που θα είχε σημαντικό εμπορικό αντίκτυπο, σύμφωνα με τους επιστήμονες.
Ο νέος υπερπυκνωτής που σχεδίασαν οι Echegoyen και Plonska-Brzezinska πέτυχε επίπεδο ρεκόρ αποθήκευσης ή χωρητικότητας, χρησιμοποιώντας ένα υλικό με δομή πυρήνα άνθρακα «νανο-κρεμμύδι», που δημιουργεί πολλαπλούς πόρους που επιτρέπουν την αποθήκευση μεγαλύτερου όγκου ενέργειας.
