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Tunnel ionico super veloce

Viviamo in un mondo moderno pieno di dispositivi che funzionano con l'elettricità. Lo sviluppo di nuove tecnologie garantisce che telefoni cellulari, laptop, tablet e molti altri dispositivi mobili siano con noi in ogni fase del percorso. Le batterie agli ioni di litio, le cosiddette batterie ricaricabili agli ioni di litio, sono più comunemente utilizzate per alimentare i dispositivi mobili, ma a causa della loro carica lenta, della breve durata e dell'inquinamento ambientale (dovuto all'elevato contenuto di metalli pesanti, ad esempio cobalto), viene prestata sempre più attenzione Super condensatori dirette. Questi sono dispositivi che hanno proprietà di batterie , condensatori combinare. A cosa è correlato? Maggiore durata, riciclaggio più semplice e, soprattutto, ricarica più rapida, il che significa risparmio di tempo. Dopo tutto, il tempo è denaro.

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I vantaggi del Super condensatori risiedono nella loro struttura, che consiste di due elementi fondamentali. Il primo è un sistema di due elettrodi altamente porosi separati l'uno dall'altro da un materiale poroso che li protegge dai cortocircuiti. Molto spesso, questa parte del supercondensatore è realizzata sulla base di carbone attivo, che viene utilizzato in questi dispositivi per un motivo. Nei suoi pori si trova il secondo componente chiave del supercondensatore: l'elettrolita, che contiene ioni, cioè atomi dotati di una carica elettrica (carica positiva - cationi e carica negativa - anioni). A seconda della tensione applicata tra gli elettrodi, gli ioni possono muoversi all'interno del materiale poroso. È interessante notare che può farlo più energia immagazzinati nel dispositivo, più pori ci sono all'interno degli elettrodi. Se ignori componenti come il case, ecc., Potresti dire che è tutto.


Ma cosa rende i supercondensatori così promettenti Accumulo di energia? Questi sono i pori menzionati in precedenza e il modo in cui si muovono gli ioni. Il diametro e la lunghezza dei canali all'interno degli elettrodi porosi è cruciale. Se i pori sono larghi, il dispositivo si carica rapidamente ma eroga poca energia, mentre se il diametro viene ridotto, è possibile erogare più energia, ma il dispositivo si carica molto più lentamente. Quindi esiste un modo per accelerare gli ioni nei pori stretti? Svyatoslaw Kondrat, uno scienziato dell'Istituto di chimica fisica dell'Accademia polacca delle scienze (IPC PAS), ne ha scritto nel numero di novembre della rivista Nature Communications.

Gli autori della ricerca hanno utilizzato un materiale poroso a base di carbonio- con un diametro dei pori inferiore a un nanometro, per cui va notato che 1 nm è un miliardesimo di metro. Questi pori sono quindi così piccoli che non possono essere visti dall'occhio umano. Il materiale è stato immerso in un liquido ionico, che non è altro che un sale allo stato liquido, ma non contiene un solvente come l'acqua. Il liquido ionico è quindi un sale liquefatto. Gli ioni del liquido ionico riempiono i pori e quando viene applicata una tensione tra gli elettrodi, iniziano a muoversi. Ma cosa succede se la polarizzazione dura più a lungo? Tutti gli ioni si muovono alla stessa velocità? Sfortunatamente, gli ioni all'interno degli elettrodi si comportano come automobili in un tunnel, muovendosi in direzioni opposte. Inoltre, ognuno di loro si muove su una corsia, non diversi come su un'autostrada. Se anche un'auto si blocca, le altre iniziano a frenare. Ciò riduce la capacità del tunnel e crea un ingorgo. La stessa cosa accade con i pori che si trovano nel file supercondensatore intasare in alcuni punti. Ciò porta ad una riduzione dell'efficienza del dispositivo, in particolare ad a Riduzione del tempo di caricamento.



Come puoi evitarlo? Svyatoslav Kondrat lo ha testato in collaborazione con un team internazionale pulsato Applicare tensione al supercondensatore per mettere gradualmente in movimento gli ioni e non ostruire i pori. Si è rivelato un successo. Il metodo proposto dagli scienziati accelera il processo di ricarica del dispositivo e dà risultati promettenti. Inoltre, questi scienziati hanno eseguito test per il processo di scarico ha dimostrato che anche questo processo può essere accelerato. Gli esperimenti effettuati coincidono con numerosi Simulazioni al computerche hanno fatto gli scienziati. I risultati della nostra ricerca sono promettenti. Ciò che è interessante è che è possibile non solo eseguire il processo di ricarica del Super condensatore per accelerare, ma anche il suo scarico. Questo ci consente di migliorare vari processi tecnologici, ad esempio accelerare la desalinizzazione dell'acqua e renderla più efficiente ", afferma Svyatoslav Kondrat. La soluzione proposta dai ricercatori apre nuove possibilità e ci consente di migliorare le soluzioni esistenti per il alimentazione dispositivi mobili più vicini. Sebbene i condensatori esistano da decenni, lo sono Super condensatoriche soddisfano le aspettative dei consumatori di oggi. Grazie a tali scoperte, stiamo sviluppando più velocemente e in modo più efficiente accumulo di energia e questo è solo l'inizio della rivoluzione in questo settore.