Nasze wykorzystanie urządzeń na baterie i akumulatory stale rośnie, co pociąga za sobą potrzebę bezpiecznych, wydajnych i efektywnych źródeł zasilania. Z tego powodu rodzaj urządzenia do magazynowania energii elektrycznej, zwany superkondensatorem, zaczął ostatnio być uważany za alternatywę dla konwencjonalnych powszechnie stosowanych urządzeń do magazynowania energii, takich jak akumulatory litowo-jonowe.
Superkondensatory mogą ładować i rozładowywać się znacznie szybciej niż konwencjonalne akumulatory, a także kontynuować zasilanie znacznie dłużej. Dzięki temu nadają się do szeregu zastosowań, takich jak hamowanie regeneracyjne w pojazdach, urządzenia elektroniczne do noszenia na sobie i tak dalej.
Większość badań koncentruje się na akumulatorach – jak uczynić akumulatory litowo-jonowe bezpieczniejszymi i bardziej wydajnymi lub jakie inne tańsze pierwiastki można stosować w akumulatorach.
Większość wcześniejszych badań koncentrowała się na przechowywaniu substancji chemicznych i reakcjach elektrochemicznych w akumulatorach.
Jak podaje sciencedaily.com. naukowcy z australijskiego Queensland University of Technology (QUT) proponują projekt oparty na właściwościach mechanicznych nanostruktur zawierających diamenty, które mogłyby potencjalnie znaleźć zastosowanie w mechanicznych urządzeniach do magazynowania energii, w tym w akumulatorach, systemach czujników biomedycznych, urządzeniach tj. smartwatche oraz małej robotyce i elektronice.
Mechaniczne funkcje pakietu diamentowych nanorurek (DNT) pozwalają gromadzić i uwalniać energię po rozciągnięciu lub skręceniu. Te diamentowe zestawy nanorurek składają się z jednowymiarowych nici węglowych.
“Podobnie jak w przypadku ściśniętej cewki lub zwijanej zabawki dla dzieci, energia może zostać uwolniona, gdy skręcony pakiet się rozwiąże” – powiedział dr Haifei Zhan z Centrum Materiałoznawstwa QUT w oświadczeniu.
Zhan i jego koledzy odkryli, że wiązki diamentów mają wysoką gęstość energii – to miara energii w porównaniu do masy cząsteczki. Zespół z powodzeniem modelował mechaniczne możliwości magazynowania i uwalniania energii pakietu DNT i opublikował swój artykuł badawczy w Nature Communications.
Model jest tylko pierwszym krokiem w badaniach zespołu nad potencjałem mechanicznego magazynowania energii w porównaniu z elektrochemicznym magazynowaniem energii. Naukowcy planują teraz zaprojektować eksperymentalny nanoskalowy system energii mechanicznej jako dowód koncepcji i spędzą następne 2-3 lata na budowie systemu, który będzie kontrolował skręcanie i rozciąganie wiązki nanorurek.
Pomimo faktu, że badania nanorurek diamentowych są na bardzo wczesnym etapie, wstępne eksperymenty wykazują obiecujące wyniki. Według naukowców z QUT pakiet diamentowych nanorurek w porównaniu z bateriami litowo-jonowymi ma nawet trzykrotnie większą gęstość energii.
“Materiały o dużej gęstości energetycznej są bardzo ważne w wielu zastosowaniach, dlatego zawsze szukamy lekkich materiałów, które nadal dobrze się sprawdzają” – powiedział dr Zhan.
Wysoka gęstość energii i niska waga zastosowanych materiałów może być dużym przełomem w rozwiązaniu problemu pakowania wysokiego potencjału energetycznego w lekki system magazynowania energii.
Zastosowanie w lotnictwie i medycynie
Ze względu na małą masę diamentowa nanorurka może znaleźć zastosowanie w elektronice lotniczej. Jak twierdzą naukowcy z QUT, ze względu na mechaniczny, a nie elektrochemiczny charakter jego potencjału magazynowania energii, wiązki diamentów mogą być wykorzystane do wszczepionych biomedycznych systemów czujników monitorujących funkcje serca i mózgu. A w przypadku akumulatorów mechaniczny charakter energii byłby bezpieczniejszy niż reakcje elektrochemiczne w akumulatorach litowo-jonowych.
“W przeciwieństwie do magazynowania substancji chemicznych, takich jak akumulatory litowo-jonowe, które wykorzystują reakcje elektrochemiczne do magazynowania i uwalniania energii, sam mechaniczny system energetyczny niesie ze sobą znacznie mniejsze ryzyko” – powiedział dr Zhan.
Mechaniczne systemy magazynowania energii są jednym z wielu ostatnich projektów badawczych i innowacji w zakresie magazynowania energii. Naukowcy i firmy udowodnili, że ciepło, grawitacja lub energia geotermalna mogą być wykorzystywane do magazynowania i uwalniania energii.
Przyszłość
Chociaż akumulatory litowo-jonowe są obecnie najpopularniejszym i szeroko stosowanym rozwiązaniem do magazynowania energii, przyszłość może leżeć w nanostrukturach wykorzystujących siły mechaniczne zamiast chemicznych.
Według Narodowego Laboratorium Energii Odnawialnej (NREL) Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych stale spadające koszty dostępnych technologii odnawialnych wzbudziły duże zainteresowanie magazynowaniem energii i różnymi rozwiązaniami usprawniającymi systemy magazynowania energii.
“Istnieje nieporozumienie. Magazynowanie jest często postrzegane jako magazynowanie elektrochemiczne lub magazynowanie baterii” – mówi portalowi techxplore.com Adarsh Nagarajan, menedżer grupy ds. Projektowania i planowania systemu zasilania w NREL, który pracuje nad integracją odnawialnych źródeł energii z siecią.
Zgłoś naruszenie/Błąd
Pozytywnie
Neutralnie 
Negatywnie
Lubię to!
Super
Ekscytujący 
Ciekawy
Smieszny
Smutny
Wściekły
Przerażony
Szokujący
Wzruszający
Rozczarowany
Zaskoczony
Prawda
Manipulacja
Fake news
Oryginalne źródło ZOBACZ
Dodaj kanał RSS
Musisz być zalogowanym aby zaproponować nowy kanal RSS