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普通砖头“变身22UF 100V”超等电容器?

时间: 2020-03-28 浏览次数:
Photo: D#39;Arcy Laboratory/Washington University in St. LouisA brick supercapacitor powering an LE

普通砖头“变身22UF 100V”超级电容器?

Photo: D'Arcy Laboratory/Washington University in St. LouisA brick supercapacitor powering an LED light.


跟着太阳能电池板和风力涡轮机的不绝增加,最大的问题是如何储存太阳升起或起风时发生的所有多余电力,以便在其他时间利用。潜在的办理方案已经以多种形式被提出,包罗庞大的电池组、快速旋转的飞轮和地下气穴。此刻,一个研究小组称,一种经典的修建质料——红烧砖大概会成为寻求储能要领的竞争者。


普通的砖像海绵一样多孔,它的赤色是由于富含氧化铁的色素沉淀。Julio D'Arcy和他的同事发明,这两种特性都为导电聚合物的发展和承载提供了抱负的条件。位于圣路易斯的华盛顿大学的研究小组将根基的砖块改革成了可以照亮发光二极管的超等电容器


超等电容器之所以引起人们的乐趣,是因为与电池差异,超等电容器可以提供快速的能量发作,而且可以或许快速充电。缺点是,与电池对比,它们储存的能量相对较少。在电动汽车中,超等电容器支持加快,但锂离子模块提供数百英里的动力。然而,很多科学家和技能开拓人员但愿超等电容器可以或许在很多应用中代替传统电池,因为采矿和处理惩罚金属造成了庞大的情况价钱。


华盛顿大学化学系助理传授D'Arcy说,修建砖观念验证项目为世界上很多砖墙和布局提供了新的大概性。通过电线毗连的屋顶太阳能电池板可觉得砖块充电,进而为应急照明或其他应用提供内部备用电源。


普通砖头“变身22UF 100V”超级电容器?

Image: D'Arcy Laboratory/Washington University in St. LouisA brick supercapacitor coated with a simple five-minute epoxy is immersed in water, demonstrating the device's impermeability.


他在电话中说:“假如我们乐成(扩大局限),你的屋子就不再需要电池了。砖块自己就是电池。”


克日出书的《自然通讯(Nature Communications)》杂志描写了这种新型设备,与加州戈壁和中国农村等地正在举办的兆瓦级存储项目相去甚远。但D’Arcy说,这篇论文首次表白,砖可以储存电能。他指出,在一个寻求创意的规模,它提供了发人深思的对象。


研究人员首先在一家大型五金店购置一堆65美分的红砖。在尝试室里,他们研究了这种质料的微观布局,并用蒸汽填充砖的很多孔隙。接下来,把砖块放进加热到160摄氏度的烤箱。氧化铁激发了一种化学回响,在砖的空腔上包围了一层薄薄的PEDOT,一种被称为聚(3,4-乙基二氧噻吩)的聚合物。


从炉子里冒出来的砖块带有一种黑蓝色的色调,而且可以或许导电。


D’Arcy的团队随后将铜导线毗连到两块涂有涂层的砖上。为了防备砖块叠在一起时短路,研究人员用一层薄薄的聚丙烯塑料薄膜将这些砖块分隔。以硫酸为基本的溶液作为液体电解液,通过铜导线将砖块毗连到AAA电池上约莫一分钟。一旦充电,这些砖块可觉得白色LED供电11分钟。


D’Arcy说,假如把这种超等电容器应用到50块砖上,它可觉得3瓦的灯供电约莫50分钟。这种电流装置可以在充电10000次后仍能保持原有电容的90%。研究人员正在进一步开拓这种聚合物的化学性质,以期到达10万次充电。


然而,并非只有圣路易斯的研究人员在寻求利用日常质料来制造超等电容器。


在苏格兰,格拉斯哥大学的一个研究小组已经开拓出一种可以操作人体汗液充电的机动装置。研究人员在一块聚酯纤维布上涂上一层薄薄的PEDOT, 330UF 25V,接收穿戴者的汗液,发生电化学回响并发电。这个想法是,这些涂层布可觉得可穿着电子设备提供动力,只需少量的汗水就可以保持运转。


印度海得拉巴理工学院正在摸索将玉米壳用于高压超等电容器。印度的玉米出产州发生了大量的谷壳废物,研究人员称这些废物可以转化为活性炭电极。按照《能源杂志》(Journal of Power Sources)最近的一项研究,生物质为聚合物和雷同质料制成的电极提供了一种潜在的更自制、更简朴的替代品。


然而,要真正进入电池的主导职位,化学回响会驱动发生电压,超等电容器需要显著提高其能量密度。D'Arcy说他的充电砖与锂离子电池对比“两个数量级的差距”,就其所能储存的能量而言。


他说:“这是我们试图做的另一件事,辅佐聚合物储存更多的能量。许多集体都在实验这样做,”他增补道,“但他们没有用砖块来做。”

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