超級(jí)電容器解析與研究
據(jù)英國(guó)《新科學(xué)家》雜志報(bào)道，由納米花和納米草組成的納米級(jí)牧場(chǎng)可以將越來(lái)越多的能量貯存在超級(jí)電容器中，而超級(jí)電容器可以取代電動(dòng)汽車(chē)中所使用的電池。
由于電池貯存的是化學(xué)能，因此得慢慢充電，相比之下，電容器貯存的是電能，因此在充電的同時(shí)能很快充滿電，只是電量不太多。但隨著技術(shù)的進(jìn)步，近年來(lái)的電容器得到了很大的提升，目前正在開(kāi)發(fā)的超級(jí)電容器貯存的電量是一般電容器的數(shù)千倍，因此可以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)工具甚至電動(dòng)汽車(chē)。不過(guò)，在真正使用之前，超級(jí)電容器的貯電能力還有待進(jìn)一步提高。而我國(guó)科學(xué)家已經(jīng)找到了新辦法，可望讓它們盡快應(yīng)用于實(shí)際中。
其實(shí)，超級(jí)電容器是一種簡(jiǎn)單裝置，它們通過(guò)懸浮在電解液中的兩個(gè)電極之間所產(chǎn)生的電壓來(lái)充電，即正離子一頭連著一個(gè)電極，負(fù)離子一頭連著另一個(gè)電極。由于此電極上涂有多孔滲水材料，可以像海綿一樣吸收離子，從而可以達(dá)到貯存能量的目的。此多孔滲水材料一般都使用活性碳。為提高超級(jí)電容器的貯電能力，就得讓這些碳海綿更加多孔。如今，我國(guó)化學(xué)防護(hù)研究所的張豪（音譯）和北京大學(xué)的同事一道采取了不同的辦法來(lái)改進(jìn)超級(jí)電容器的性能。他們將離子貯存在氧化錳中，而氧化錳比活性碳還有更多的空間來(lái)貯存離子。
然而，雖然氧化錳貯存離子很出色，但它有較高的電阻，從而使它很難實(shí)現(xiàn)第一場(chǎng)所充電，得進(jìn)行雙倍充電。于是，研究人員將氧化錳納米花種在直徑大約100納米的碳納米管草上，而碳納米管草又種在鉭金屬薄片上，由此形成了“納米牧場(chǎng)”的精微結(jié)構(gòu)。張豪表示，每一朵氧化錳納米花至少有二根碳納米管草支撐著，后者扮演電子超級(jí)公路，給上面的氧化錳納米花供電。當(dāng)氧化錳納米花充上電之后，它就能吸附離子，從而能很好地貯電。
結(jié)果表明，納米牧場(chǎng)的貯電能力是單個(gè)氧化錳的貯電能力的10倍，所貯備的電量是現(xiàn)有超級(jí)電容器所使用的碳電極的貯電量的二倍。張豪表示，而且，納米牧場(chǎng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)可以抵擋機(jī)械性能的退化，從而避免超級(jí)電容器的性能隨時(shí)間的過(guò)去而下降。測(cè)試結(jié)果表明，此新裝置的貯電能力在充電和耗電2萬(wàn)次循環(huán)之后僅僅下降了3%，勝過(guò)其它高性能的設(shè)計(jì)。
英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的邁克·巴恩斯表示，這是一種提升超級(jí)電容器性能的有趣辦法。但在上市銷(xiāo)售之前還得讓它更能經(jīng)受物理方面的退化，也就是更能耐用。一旦這種超級(jí)電容器用于電動(dòng)汽車(chē)上，踩剎車(chē)的同時(shí)就能充滿電。如果在城市行駛的話，1小時(shí)充電大約60次就可以了。
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2018-01-17
