Учёные из ATI работают над новым методом исследования поведения суперконденсаторов

Исследователи из Института передовых технологий Университета Суррея (ATI) и Университета Сан-Паулу разработали новый метод анализа позволяющий улучшить накопление возобновляемой энергии, посредством создания более совершенных суперконденсаторов. Этот новый подход команды учёных позволяет исследовать сложное взаимосвязанное поведение электродов суперконденсаторов, которые выполнены из слоёв различных материалов.

Кроме того, по мнению учёных, суперконденсаторы также могут быть полезны в существенном ускорении зарядки аккумуляторов электромобилей. На нынешней стадии развития суперконденсаторов это невозможно и требуется их дальнейшая разработка. Только тогда они смогут эффективно хранить большие объёмы электроэнергии.

В опубликованной статье исследователи объясняют, что использовали недорогой полимерный материал под названием полианилин (PANI). Он накапливает энергию с помощью механизма, который называют псевдоёмкость. PANI представляет собой проводящий материал и может быть использован в устройстве суперконденсатора в качестве электрода. Там он накапливает заряд за счёт захвата ионов.

Для максимального увеличения запаса энергии, исследователи разработали новую методику нанесения тонкого слоя PANI на проводящие углеродные нанотрубки. Полученный композитный материал является прекрасным сверхмощными электродом. Однако из-за того, что он состоит из слоёв разных материалов, затрудняется понимание сложных процессов происходящих в процессе зарядки и разрядки. Данная проблема характерна для всей области разработки псевдоконденсаторов.

Для решения проблемы исследователи применили методику, известную как «распределение времени релаксации». Этот способ анализа позволяет учёным исследовать сложные процессы, происходящие внутри электродов. С их помощью производится разделение и идентификация происходящих процессов. В дальнейшем это обеспечит возможность оптимизации методов изготовления электродов для снижения числа реакций, повреждающих электрод, а также для максимального усиления полезных реакций, происходящих внутри. Исследователи утверждают, что данная методика может быть применена при исследовании материалов, разрабатываемых для суперконденсаторов и псевдоконденсаторов.

Один из ведущих авторов проекта из Университета Суррея – Эш Стотт (Ash Stott) сказал, что будущее глобального использование возобновляемой энергии будет зависеть от эффективной генерации, хранения и использования энергии. По его мнению, суперконденсаторы станут одной из ведущих технологий в сфере сбора и хранения энергии. Их работа позволит организовать эти процессы более эффективно, говорит он.

Директор ATI – профессор Рави Силва (Ravi Silva) отметил, что вслед за поддержкой «зеленой» энергии на COP26 мировыми лидерами, исследователи должны ускорить разработку высокоэффективных материалов для использования в сфере хранения возобновляемой энергии.