德克萨斯大学奥斯汀分校的工程师和科学家在使用称为“石墨烯”的单原子厚结构作为一种新的碳基材料用于存储超级电容器装置中的电荷方面取得了突破，可能为大规模铺设了道路安装可再生能源，如风能和太阳能。
研究人员相信，他们的突破表明，石墨烯(一种碳)最终可能使现有超级电容器的容量翻倍，这些超级电容器使用完全不同的碳制造。
“通过这样的设备，电荷可以快速地存储在石墨烯片上，并从它们中释放出来，以便输送电流，从而提供电能，”机械工程教授和物理化学家Rod Ruoff说。“有理由认为储存电荷的能力大约是现有商业用材料的两倍。我们正在努力研究这种预测是否会在实验室得到证实。”
存在电能的两种主要方法是：在可充电电池和超级电容器中，这些方法正变得越来越商业化但尚未普及。超级电容器可用于各种能量捕获和存储应用，并且可单独用作主电源或与电池或燃料电池组合使用。Ruoff说，超级电容器相对于更传统的储能设备(如电池)的一些优势包括：更高的功率容量，更长的寿命，更宽的热操作范围，更轻，更灵活的包装和更低的维护。
Ruoff和他的团队制备了化学改性的石墨烯材料，并使用几种常见的电解质，构建并电气测试了基于石墨烯的超级电容器电池。石墨烯材料的每重量存储的电荷量(称为“比电容”)已经可以与现有超级电容器中可用的值相媲美，并且建模表明容量加倍的可能性。
“我们的兴趣源于这些原子厚且导电的石墨烯片的特殊性能，因为原则上这种新型碳材料的所有表面都可以与电解质接触，”拥有Cockrell家族摄影椅的Ruoff说道。在工程#7。“石墨烯的表面积为2630平方米/克(几乎是足球场面积的约1/500磅材料)意味着电解质中更多的正离子或负离子可在石墨烯片上形成一层在储存电荷的特殊水平。“
美国能源部表示，改进的电能储存方法是阻碍风能和太阳能等可再生能源大量安装的主要挑战之一。当风不吹或太阳不发光时，储存是至关重要的。在那些时间期间，存储的电能可以根据需要通过电网输送。
Ruoff的团队包括研究生Meryl Stoller和博士后研究员Sungjin Park，Yanwu Zhu和Jinho An，他们都来自机械工程系和德克萨斯大学材料研究所。他们的研究结果将发表在10月8日版的Nano Letters上。这篇文章本周发布在期刊的网站上。
Stoller说，这项技术有望大幅提高电动和混合动力汽车，公共汽车，火车和有轨电车的效率和性能。即使是办公室复印机和手机等日常设备也可以从改进的电力输送和超级电容器的长寿命中受益。
Ruoff说，世界各地和美国都在大力实施风电场用于发电，其中德克萨斯州和加利福尼亚州在风力发电方面排名第一和第二。
根据美国风能协会的数据，2007年风力发电装置在该国增长了45%。Ruoff表示，如果风力涡轮机技术的能源产量在未来20年内以每年45%的速度增长，那么2007年总能源产量(仅来自风能)将几乎等于全球所有能源产量。
“虽然这种爆炸装置和风的使用不太可能在这20年的增长率下继续下去，但人们可以看到这种可能性，并且还在考虑规模问题，”他说。“当产生大量可再生电能时，电能储存成为一个关键组成部分。”
德克萨斯纳米技术研究优势计划，德克萨斯大学奥斯汀分校和韩国研究基金会资助提供资金和支持，为Park博士提供奖学金支持。
免责声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！