Гамбургский технический университет разрабатывает синий конденсатор на основе чистой воды, глины и углерода

Репортаж от Wedoany，Исследовательская группа Гамбургского технического университета (Technische Universität Hamburg) недавно продемонстрировала, что, помещая чистую воду в наноразмерные каналы глинистых минералов, можно эффективно накапливать и передавать электрический заряд. Эта система суперконденсаторов, получившая название «Синий конденсатор» (Blue Capacitor), использует чистую воду в качестве электролита и полностью основана на природных и распространённых материалах: воде, глине и углероде.

Исследование возглавил доктор Василий Артёмов (Vasily Artemov) из кластера передового опыта Гамбургского технического университета «BlueMat – Материалы, управляемые водой» (BlueMat – Water-Driven Materials). В отличие от традиционных батарей и суперконденсаторов, которые полагаются на добавление солей, кислот или других химических электролитов, новая система не требует таких добавок. «Наша цель — разработать более безопасные и устойчивые технологии накопления энергии, основанные на распространённом сырье, а не на сложных соединениях», — отметил Артёмов. «Эта система способна эффективно накапливать и высвобождать энергию, работать при относительно высоком напряжении в водной среде и сохранять стабильность в течение десятков тысяч циклов зарядки-разрядки».

Суперконденсаторы накапливают энергию за счёт разделения зарядов, а не химических реакций, что позволяет им очень быстро заряжаться и разряжаться и иметь чрезвычайно долгий срок службы. Ключевая технология синего конденсатора заключается в каналах шириной около 1 нанометра (примерно одна стотысячная диаметра человеческого волоса). В этих микроскопических пространствах вода проявляет свойства, отсутствующие в обычной воде, что позволяет эффективно перемещать заряды. Исследователи объединили глинистые минералы с графеном (высокопроводящей формой углерода), создав миллионы заполненных водой микроскопических каналов. «Наши результаты показывают, что вода, заключённая в наноструктурах, может служить активным электролитом в практических устройствах накопления энергии», — сказал Артёмов.

В лабораторных испытаниях синий конденсатор продемонстрировал стабильную работу в течение более 60 000 циклов зарядки-разрядки и смог функционировать при напряжении до 1,6 вольт, что является относительно высоким значением для водных систем накопления энергии. Эксперименты проводились на установке PETRA III в DESY (Немецкий электронный синхротрон). «Мощный рентгеновский источник PETRA III в DESY позволил нам наблюдать распределение сверхтонких однослойных водных плёнок в глинистой структуре», — добавил соавтор исследования профессор Патрик Хубер (Patrick Huber).

Технология всё ещё находится на ранней стадии разработки и требует дальнейших исследований перед коммерческим применением. Исследователи полагают, что эта концепция может предложить практический путь для будущих технологий накопления энергии, с потенциальным применением, включая хранение энергии из возобновляемых источников, таких как солнечная и ветровая энергия, поддержку электрических сетей и питание устройств, требующих частой зарядки и разрядки. Кроме того, эти результаты могут привести к созданию новых технологий, использующих аномальные свойства воды в наномасштабе, включая передовые датчики, биомиметические системы и нейроморфные вычисления. «Наша работа показывает, что даже такое знакомое вещество, как вода, при наблюдении в наномасштабе проявляет неожиданные свойства», — сказал Артёмов. «Понимая эти свойства, мы, возможно, сможем разработать совершенно новые технологические приложения».

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