Đột phá trong lưu trữ năng lượng:Siêu tụ điện mới

Theo một nghiên cứu mới của Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), hai loại vật liệu phổ biến nhất trong lịch sử loài người là xi măng và muội than (tương tự như than củi rất mịn), có thể trở thành nguyên liệu thô cơ bản cho hệ thống lưu trữ năng lượng mới với chi phí thấp. hệ thống.

Các nhà nghiên cứu của MIT đã phát hiện ra rằng hai vật liệu này có thể kết hợp với nước để tạo ra siêu tụ điện (thay thế cho pin), có khả năng lưu trữ năng lượng điện. Người ta cho rằng công nghệ này có thể duy trì sự ổn định trong mạng lưới năng lượng bất chấp sự biến động trong nguồn cung năng lượng tái tạo, từ đó thúc đẩy việc sử dụng năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, gió và thủy triều.
 

Ví dụ, các nhà nghiên cứu cho biết siêu tụ điện của họ cuối cùng có thể được tích hợp vào nền bê tông của một ngôi nhà, nơi chúng có thể lưu trữ năng lượng cho cả ngày với chi phí rất thấp (hoặc không mất phí) mà vẫn cung cấp độ bền kết cấu cần thiết cho ngôi nhà. Các nhà nghiên cứu cũng hình dung việc xây dựng một con đường bê tông có thể sạc không tiếp xúc cho các phương tiện chạy bằng điện trên con đường này.

Những kết quả nghiên cứu mới nhất đã được công bố gần đây trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia (PNAS).

Về nguyên tắc, tụ điện là một thiết bị rất đơn giản, bao gồm hai tấm dẫn điện được nhúng trong chất điện phân và được ngăn cách bởi một màng. Khi đặt một điện áp vào tụ điện, các ion tích điện dương từ chất điện phân sẽ tích tụ trên tấm tích điện âm, trong khi các tấm tích điện dương sẽ tích tụ các ion tích điện âm.

Do màng giữa các bản ngăn cản sự di chuyển của các ion tích điện, sự phân tách điện tích này tạo ra một điện trường giữa các bản và tụ điện được tích điện. Hai bo mạch này có thể duy trì cặp sạc này trong thời gian dài và sau đó cung cấp chúng rất nhanh khi cần thiết. Siêu tụ điện là tụ điện có khả năng lưu trữ một lượng điện tích cực lớn.
Lượng điện mà tụ điện có thể lưu trữ phụ thuộc vào tổng diện tích bề mặt của tấm dẫn điện của nó. Chìa khóa của siêu tụ điện mới do nhóm nghiên cứu phát triển nằm ở phương pháp sản xuất vật liệu gốc xi măng, có diện tích bề mặt bên trong cực cao do mạng lưới vật liệu dẫn điện dày đặc và liên kết với nhau trong thể tích của chúng.

Cụ thể, các nhà nghiên cứu đã đạt được mục tiêu này bằng cách đặt muội than, bột xi măng và nước có tính dẫn điện cao vào hỗn hợp bê tông và để nó đông đặc lại. Khi nước phản ứng với xi măng, nó sẽ hình thành một mạng lưới phân nhánh trong cấu trúc một cách tự nhiên và carbon di chuyển vào các khoảng trống này, tạo thành cấu trúc tuyến tính trong xi măng đã cứng lại.

Những cấu trúc này có cấu trúc phân nhánh, với các nhánh lớn hơn tạo ra các nhánh nhỏ hơn, v.v., cuối cùng tạo thành một diện tích bề mặt rất lớn trong phạm vi thể tích tương đối nhỏ.
Sau đó nhúng vật liệu này vào vật liệu điện phân tiêu chuẩn, chẳng hạn như kali clorua (một loại muối), cung cấp các hạt tích điện tích tụ trên cấu trúc cacbon. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng hai điện cực làm từ vật liệu này được ngăn cách bởi một không gian mỏng hoặc lớp cách điện, tạo thành một siêu tụ điện rất mạnh.

Các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng xi măng và muội than là hai loại vật liệu có lịch sử ít nhất hai nghìn năm. "Khi bạn kết hợp chúng theo một cách cụ thể, bạn sẽ có được vật liệu nanocompozit dẫn điện, đó là lúc mọi thứ trở nên thực sự thú vị. Hơn nữa, hàm lượng carbon cần thiết rất nhỏ, chỉ chiếm 3% thể tích hỗn hợp, có thể tạo thành chất thấm." mạng lưới cacbon.
Các nhà nghiên cứu cho rằng siêu tụ điện làm từ vật liệu này có tiềm năng lớn trong việc giúp thế giới chuyển đổi sang năng lượng tái tạo. Các nguồn năng lượng không phát thải chính như năng lượng gió, năng lượng mặt trời và năng lượng thủy triều đều tạo ra sản lượng vào những thời điểm khác nhau, thường không phù hợp với mức sử dụng điện cao điểm. Vì vậy, các phương pháp lưu trữ điện là rất cần thiết.

Nhu cầu về hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lớn là rất cao và pin hiện tại quá đắt và chủ yếu dựa vào các vật liệu như lithium. Nguồn cung cấp lithium có hạn nên nhu cầu cấp thiết là phải có những giải pháp thay thế rẻ hơn. Đây là nơi công nghệ của chúng tôi rất hứa hẹn vì xi măng có ở khắp mọi nơi”, họ nói.
Nhóm nghiên cứu đã tính toán rằng bê tông pha tạp nano carbon đen có kích thước 45 mét khối (tương đương với một khối lập phương có đường kính khoảng 3,5 mét) sẽ có đủ công suất để lưu trữ khoảng 10-kilowatt giờ năng lượng, được coi là mức tiêu thụ điện trung bình hàng ngày của một hộ gia đình. Do khả năng duy trì cường độ của bê tông, những ngôi nhà được xây bằng vật liệu này có thể lưu trữ năng lượng do các tấm pin mặt trời hoặc cối xay gió tạo ra trong một ngày và có thể sử dụng khi cần thiết. Hơn nữa, tốc độ sạc và xả của siêu tụ điện nhanh hơn nhiều so với pin.
Các nhà nghiên cứu cũng nói rằng việc sử dụng công nghệ này ban đầu có thể là ở những ngôi nhà, tòa nhà hoặc nơi trú ẩn biệt lập cách xa lưới điện, có thể được cung cấp năng lượng từ các tấm pin mặt trời kết nối với siêu tụ điện xi măng.
Họ nói rằng hệ thống này có khả năng mở rộng rất cao vì khả năng lưu trữ năng lượng là hàm số trực tiếp của thể tích điện cực. Bạn có thể biến điện cực dày 1mm thành điện cực dày 1m và bằng cách đó, về cơ bản bạn có thể mở rộng khả năng lưu trữ năng lượng của mình, từ việc thắp sáng một đèn LED trong vài giây đến cung cấp điện cho toàn bộ ngôi nhà.

Công ty chúng tôi tập trung vào Nắp cuối bằng đồng chất lượng hàng đầu, Danh bạ đầu cuối cầu chì, (Xe ĐIỆN) Thanh cái tụ điện màng EV, Thanh cái biến tần PV (Năng lượng mặt trời), Thanh cái nhiều lớp, Vỏ nhôm cho pin năng lượng mới, Đồng / Đồng thau / Nhôm / Thép không gỉ Bộ phận dập và các sản phẩm điện khác Lắp ráp dập và hàn kim loại trong hơn 18 năm tại Trung Quốc. Chúng tôi khởi đầu là một cơ sở hoạt động nhỏ nhưng giờ đây đã trở thành một trong những nhà cung cấp hàng đầu trong ngành xe điện và quang điện tại Trung Quốc.

Nếu bạn có nhu cầu, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi và chúng tôi sẽ trả lời sớm nhất có thể!