Tunel ionic super rapid

Trăim într-o lume modernă plină de dispozitive care funcționează cu energie electrică. Dezvoltarea de noi tehnologii asigură faptul că telefoanele mobile, laptopurile, tabletele și multe alte dispozitive mobile sunt alături de noi la fiecare pas. Bateriile litiu-ion, așa-numitele baterii reîncărcabile Li-ion, sunt utilizate cel mai frecvent pentru alimentarea dispozitivelor mobile, dar datorită încărcării lor lente, duratei de viață reduse și poluării mediului (datorită conținutului ridicat de metale grele, de exemplu cobalt), se acordă tot mai multă atenție Super condensatori regizat. Acestea sunt dispozitive care au proprietăți de baterii și Condensatoare combina. Cu ce ​​este legată? Durată de viață mai lungă, reciclare mai ușoară și, mai ales, încărcare mai rapidă, ceea ce înseamnă economii de timp. La urma urmei, timpul înseamnă bani.

Sursa imaginii: Pixabay

Avantajele Super condensatori se află în structura lor, care constă din două elemente de bază. Primul este un sistem de doi electrozi foarte poroși separați unul de celălalt de un material poros care îi protejează de scurtcircuite. Cel mai adesea, această parte a supercondensatorului este realizată pe baza cărbunelui activ, care este utilizat în aceste dispozitive dintr-un motiv. În porii săi se află a doua componentă cheie a supercondensatorului - electrolitul, care conține ioni, adică atomi înzestrați cu o sarcină electrică (încărcați pozitiv - cationi și încărcați negativ - anioni). În funcție de tensiunea aplicată între electrozi, ionii se pot deplasa în interiorul materialului poros. Interesant, la fel mai multă energie stocate în dispozitiv, cu atât mai mulți pori sunt în interiorul electrozilor. Dacă nu luați în considerare componente precum carcasa etc., ați putea spune că asta este.

Dar ceea ce face supercondensatoarele atât de promițătoare Stocare a energiei? Acestea sunt porii menționați anterior și modul în care se mișcă ionii. Diametrul și lungimea canalelor din interiorul electrozilor poroși sunt critici. Dacă porii sunt largi, dispozitivul se încarcă rapid, dar furnizează puțină energie, în timp ce dacă diametrul este redus, se poate livra mai multă energie, dar dispozitivul se încarcă mult mai lent. Deci, există vreo modalitate de a accelera ionii în porii îngustați? Svyatoslaw Kondrat, om de știință la Institutul de chimie fizică al Academiei Poloneze de Științe (IPC PAS), scrie despre acest lucru în numărul din noiembrie al revistei Nature Communications.

Autorii cercetării au folosit un material poros Baza de carbon cu un diametru al porilor mai mic de un nanometru, prin care trebuie remarcat faptul că 1 nm este o miliardime de metru. Prin urmare, acești pori sunt atât de mici încât nu pot fi văzuți de ochiul uman. Materialul a fost îmbibat într-un lichid ionic, care nu este altceva decât o sare în stare lichidă, dar nu conține un solvent precum apa. Lichidul ionic este deci o sare lichefiată. Ionii din lichidul ionic umple porii și când se aplică o tensiune între electrozi, aceștia încep să se miște. Dar ce se întâmplă dacă polarizarea durează mai mult? Se mișcă toți ionii cu aceeași viteză? Din păcate, ionii din interiorul electrozilor se comportă ca niște mașini într-un tunel, deplasându-se în direcții opuse. În plus, fiecare dintre ele se mișcă pe o bandă, nu pe mai multe ca pe o autostradă. Dacă chiar și o mașină se blochează, celelalte încep să frâneze. Acest lucru reduce capacitatea tunelului și creează un blocaj de trafic. Același lucru se întâmplă cu porii care sunt în Super condensator înfunda în locuri. Acest lucru duce la o reducere a eficienței dispozitivului, în special la o Scurtarea timpului de încărcare.