Добавь сайт в закладки нажми CTRL+D
Исследователи из Университета Басков (UPV/EHU) разработали гибридный суперконденсатор с использованием углерода, полученного из опилок Pinus radiata (Сосна лучистая). Литий-ионный конденсатор с электродами, изготовленными из частиц отходов древесины, представляет устойчивое и экономически эффективное решение для хранения энергии.
Благодаря богатым ресурсам биомассы в Стране Басков (в Испании), команда использовала экологически чистые и недорогие процессы для создания высокоэффективных электродов. Полученные результаты подчёркивают потенциал материалов на основе биомассы в производстве эффективных, экологически чистых систем хранения энергии.
По мнению исследователей, эта инновация может проложить путь к более экологичным альтернативам в мощных накопителях энергии, снижая зависимость от традиционных материалов и повышая устойчивость сектора.
Конденсаторы, работающие на биомассе
Растущие потребности современного общества в энергии требуют устойчивых вариантов хранения, которые будут более экологичны при производстве.
Сегодня в сфере хранения энергии доминируют литий-ионные батареи (LIB) и суперконденсаторы (SC), но у каждого из них есть недостатки: SC обладают высокой мощностью, но быстро саморазряжаются, а LIB обладают высокой энергией, но быстро деградируют.
Комбинируя эти две технологии – литий-ионные конденсаторы (LIC), дают высокую энергию, мощность и длительный срок службы. Это делает их идеальными для применений, как электромобили или ветряные турбины.
Выбор материала для электрода оказывает значительное влияние на производительность LIC. Несмотря на широкое применение, графит является ключевым сырьевым элементом и дорого обходится окружающей среде. Хотя альтернативные материалы, как твёрдые и мягкие углероды или наноуглероды, имеют потенциал, их высокая стоимость и сложность получения препятствуют широкому применению.
Команда UPV/EHU разработала экономически эффективный LIC с использованием углерода из отходов лучистой сосны, богатого и устойчивого ресурса. Они создали высокоэффективные электроды, используя углерод, полученный из биомассы, вместо дорогостоящих химикатов или энергоёмких процедур.
Экологически чистые батареи
Батареи и суперконденсаторы являются основными источниками хранения энергии, и каждый из них имеет преимущества.
Суперконденсаторы выдают большую мощность в течение коротких периодов времени, в то время как батареи сохраняют больше энергии. Суперконденсаторы не подходят для длительного хранения энергии, но идеально подходят для областей, где требуется быстрое высвобождение энергии.
В процессе исследования было создано гибридное литий-ионное устройство, сочетающее преимущества обеих технологий.
Оно сохраняет прочность и скорость заряда-разряда суперконденсатора, но при этом накапливает энергию большой мощности, как аккумулятор. Общая производительность устройства улучшается из-за сочетания электродов аккумулятора и суперконденсатора.
Для создания электродов использовались различные виды углерода, тщательно отобранные из источников биомассы (опилок). Не вся биомасса даёт углерод, пригодный для использования в качестве накопителя энергии, но результаты показали эффективность углерода, полученного из сосны лучистой.
Исследователи создали один электрод из обычного, а другой – из активированного угля. В процессе производства, в котором использовались добавки и поддерживалась температура синтеза ниже 700°C, первостепенное значение придавалось экологичности и экономичности.
В новой конфигурации система обеспечивает 105 Вт-ч/кг при мощности 700 Вт/кг и сохраняет 60% ёмкость после 10 000 циклов зарядки. Исследование указывает на потенциал местной биомассы как экономически эффективной и экологичной альтернативы для литий-ионных конденсаторов.
Учёные подчёркивают, что материалы, полученные из биомассы, предлагают многообещающие возможности для хранения энергии высокой мощности, подчёркивая необходимость продолжения исследований для улучшения технологий хранения энергии с помощью устойчивых решений.
Подробности исследования команды были опубликованы в журнале Journal of Power Sources.