Репортаж от Wedoany，Чистая вода продемонстрировала способность накапливать электрическую энергию в нанометровых глиняных каналах, что открывает новые возможности для разработки технологий хранения энергии. Исследовательская группа Германского технического университета Гамбурга (Hamburg University of Technology) использовала этот принцип для создания суперконденсатора под названием «Синий конденсатор» (Blue Capacitor), в котором в качестве электролита для переноса заряда применяется чистая вода.
Чистая вода обычно считается плохой средой для хранения энергии, поскольку батареям и суперконденсаторам для проводимости часто требуются химические смеси из солей, кислот или летучих органических растворителей. Василий Артемов, доктор из кластера передового опыта Гамбургского технического университета «BlueMat — материалы, управляемые водой» (BlueMat—Water-Driven Materials), отметил, что цель исследования — разработать более безопасные и устойчивые технологии хранения энергии на основе распространённых материалов, а не сложных соединений. Исследовательская группа использовала смесь глинистого минерала с графеном (высокопроводящим сверхтонким углеродным материалом) для создания плотной структуры лабиринта, состоящей из миллионов параллельных каналов. Ширина каждого канала составляет всего один нанометр, и чистая вода, ограниченная этими микроскопическими каналами, изменяет своё основное поведение в жидком состоянии. Устройство полностью изготовлено из трёх наиболее распространённых природных материалов на Земле — воды, глины и углерода.
В ходе испытаний производительности это устройство, подтверждающее концепцию, продемонстрировало многообещающие результаты. После более чем 60 000 циклов зарядки и разрядки характеристики синего конденсатора не снизились. Кроме того, его рабочее напряжение достигает 1,6 вольта, что является высоким порогом напряжения для водных систем, которые обычно разлагаются на водород и кислород при более низком напряжении. Первый автор исследования отметил, что это устройство эффективно накапливает и высвобождает энергию, работает при относительно высоком напряжении в водной системе и обладает превосходной циклической стабильностью.
Для наблюдения за этим явлением исследовательская группа использовала PETRA III в DESY (Немецкий электронный синхротрон) — один из самых мощных в мире исследовательских центров с ускорителями частиц. Профессор Патрик Хубер, соавтор статьи, заявил, что только с помощью мощного источника рентгеновского излучения PETRA III можно было наблюдать сверхтонкие слои однослойной водной плёнки в глинистой структуре.
«Синий конденсатор» — это суперконденсатор, который накапливает энергию за счёт разделения зарядов, а не химических реакций, поэтому он обладает способностью к быстрой зарядке и разрядке и длительным сроком службы. Исследователи полагают, что, хотя до коммерческого применения остаются годы, этот нетоксичный и негорючий конденсатор имеет потенциальное применение в управлении возобновляемыми источниками энергии, такими как солнечная и ветровая энергия, стабилизации электросетей, а также в питании устройств, требующих быстрой зарядки и разрядки. Кроме того, это открытие также прокладывает путь в области водных наносенсоров и биомиметических вычислений. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
