Мощный графеновый материал для высокоэффективных суперконденсаторов

18.01.2021

Команда ученых, работающая с профессором неорганической и металлоорганической химии в Техническом университете Мюнхена (TUM) разработала новый, мощный и устойчивый гибридный материал графена для суперконденсаторов. Он служит положительным электродом в накопителе энергии. Исследователи комбинируют его с проверенным отрицательным электродом на основе титана и углерода.

Новое устройство накопления энергии не только обеспечивает плотность энергии до 73 кВт/ч на кг, что примерно эквивалентно плотности энергии никель-металлогидридной батареи. При этом новое устройство работает намного лучше, чем большинство других суперконденсаторов, при плотности мощности 16 кВт/ч на кг. Секрет нового суперконденсатора заключается в сочетании различных материалов, поэтому химики называют суперконденсатор "асимметричным".

Идея объединения основных материалов была перенесена на суперконденсаторы. В качестве основы они использовали новый положительный электрод накопителя с химически модифицированным графеном и объединили его с наноструктурированным металлоорганическим каркасом, так называемым MOF.

Решающими для характеристик гибридов графена являются, с одной стороны, большая удельная поверхность и контролируемые размеры пор, а с другой стороны, высокая электропроводность.

Для хороших суперконденсаторов важна большая поверхность. Это позволяет собирать в материале соответственно большое количество носителей заряда - это основной принцип хранения электрической энергии. Благодаря искусному дизайну материалов исследователям удалось связать графеновую кислоту с MOF. Полученные в результате гибридные MOF имеют очень большую внутреннюю поверхность до 900 квадратных метров на грамм и очень эффективны в качестве положительных электродов в суперконденсаторе.

Стабильное соединение между наноструктурированными компонентами имеет огромные преимущества с точки зрения долгосрочной стабильности: чем более стабильны связи, тем больше циклов зарядки и разрядки возможно без значительного ухудшения производительности.

У классического литиевого аккумулятора срок службы около 5000 циклов. Новый элемент, разработанный исследователями TUM, сохраняет почти 90% емкости даже после 10 000 циклов.

<< Назад: Фотоны вместо электронов для революционных процессоров 18.01.2021

>> Вперед: Микроскопический робот на жидком топливе 17.01.2021

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Нанорешетка прочнее титана 13.02.2025

Создание легких и прочных материалов всегда было одной из ключевых задач для инженеров и ученых. Особенно актуальна эта проблема для аэрокосмической отрасли, где снижение веса конструкций может привести к значительной экономии топлива и повышению эффективности. Традиционные материалы, такие как алюминий и титан, обладают ограничениями, а углеродное волокно, хотя и является прорывным материалом, не всегда может обеспечить необходимые характеристики. И вот, исследователи из Университета Торонто представили революционный материал, который может кардинально изменить ситуацию. Ученые разработали уникальный материал, который сочетает в себе легкость и высочайшую прочность. Секрет этого достижения заключается в использовании наноструктурированных материалов, которые имитируют природные формы, такие как кости, ракушки или соты. Эти формы обеспечивают равномерное распределение нагрузки, предотвращая образование слабых мест, где может начаться разрушение. Для поиска оптимальных форм исслед ...>>

Отцовство меняет мозг 13.02.2025

Беременность - это удивительный период, полный перемен и адаптации, не только для будущей матери, но и для отца. Долгое время считалось, что изменения в мозгу происходят только у женщин, связанные с гормональными и физиологическими процессами вынашивания и рождения ребенка. Однако, новые исследования показывают, что мозг мужчины также претерпевает значительные трансформации в этот период, хотя и менее очевидные. Ученые выявили, что у мужчин, готовящихся стать отцами, увеличивается количество серого вещества в определенных областях мозга. Речь идет о зонах, которые отвечают за родительскую мотивацию, эмпатию и внимание. Эти изменения связаны с гормональной перестройкой организма мужчины, что способствует формированию тесной связи с ребенком еще до его рождения. Интересно, что подобные изменения наблюдаются и у женщин, но в их случае они более интенсивны и обусловлены физиологическими процессами беременности и родов. Эти трансформации в мозгу родителей являются результатом нейропла ...>>

Система помощи водителю God's Eye 12.02.2025

Китайская компания BYD представила свою новую усовершенствованную систему ADAS под названием "Глаз Бога" (God's Eye), которая обещает стать настоящим прорывом в области автомобильных технологий. Особенностью системы "Глаз Бога" является то, что компания BYD планирует оснащать ею все свои модели, даже самые доступные. Это может кардинально изменить ситуацию на рынке электромобилей, сделав передовые функции помощи водителю доступными для более широкого круга потребителей. Система "Глаз Бога" имеет три уровня, каждый из которых разработан для разных моделей автомобилей и ценовых категорий. Система начального уровня God's Eye C ориентирована на доступные автомобили BYD, включая хэтчбек Seagull, стоимость которого в Китае начинается от 69 800 юаней (примерно 8610 евро). Эта недорогая система использует кластер из трех камер, расположенных за лобовым стеклом, и работает на базе платформы DiPilot 100, имеющей вычислительную мощность 100 TOPS. God's Eye C включает в себя 12 камер (три с ...>>

Гаджет для незрячего бейсбольного болельщика 12.02.2025

Спорт играет огромную роль в жизни многих людей, но, к сожалению, не все имеют возможность наслаждаться им в полной мере. Люди с нарушениями зрения могут испытывать трудности в восприятии происходящего на поле, особенно в таких динамичных видах спорта, как баскетбол, бейсбол и американский футбол. Однако, благодаря новым технологиям, у них появляется возможность "видеть" спорт по-новому. Компания OneCourt при поддержке Microsoft разработала уникальное устройство, которое поможет людям с нарушениями зрения следить за ходом игры. Это миниатюрная версия поля размером с планшет, которая с помощью вибраций будет информировать о движении мяча и важных моментах игры, таких как голы и тачдауны, а также о текущем счете матча. В ближайшем будущем разработчики планируют адаптировать устройство и для других видов спорта, таких как хоккей и футбол. Устройство получает информацию о ходе игры непосредственно с поля, используя данные от организаторов профессиональных матчей о движении игроков и ...>>

Музыка заставляет нас двигаться 11.02.2025

Музыка обладает удивительной силой - она способна заставить нас двигаться, даже если мелодия нам не по душе. Это явление давно интересовало ученых, и вот новое исследование, проведенное в университете Конкордия в США, пролило свет на этот феномен. Оказывается, ритм музыки стимулирует мозг и тело к действиям, независимо от наших вкусовых предпочтений. В ходе эксперимента участникам предлагалось слушать разные музыкальные треки, при этом они были подключены к специальным устройствам, которые фиксировали их спонтанные телодвижения. Результаты показали, что даже музыка, которая им не нравилась, вызывала различные движения тела. Это удивительное открытие подтверждает гипотезу о том, что музыка оказывает глубокое физиологическое воздействие на человека. Эксперты объясняют этот феномен тем, что ритм музыки активизирует определенные участки мозга, в том числе те, которые отвечают за движение и чувство удовольствия. Именно поэтому нам так трудно усидеть на месте, когда мы слышим заводную ...>>

Случайная новость из Архива Сердца поющих хористов синхронизируются 24.07.2013 У певцов, поющих в хоре, синхронизируется сердцебиение, и в результате их пульс учащается и замедляется одновременно, говорится в исследовании ученых из Салгренской академии при Гетеборгском университете (Швеция). Теперь ученые точно определили, что значит "петь в унисон". Цель исследования шведских ученых - изучить влияние музыки на наше тело и здоровье и найти новые формы использования музыки в медицинских целях, прежде всего в рамках реабилитации и профилактической помощи. В этой части исследования ученые уже доказали, что музыка влияет на частоту сердечных сокращений каждого хориста. В эксперименте участвовали 15 учеников одной из школ Гетеборга. Им предлагалось выполнить три хоровых упражнения: монотонное гудение, исполнение известного рождественского гимна и распевание мантр. В каждом конкретном случае исследователи фиксировали сердечные ритмы всех участников хора. Результаты исследования показали, что музыка оказывает непосредственное влияние на сердцебиение каждого хориста, и при этом пульс всех певцов синхронизируется во время пения - он учащается и замедляется в одно и то же время. По мнению ученых, поющие люди регулируют деятельность блуждающего нерва, который участвует в нашей эмоциональной жизни, влияет на общение с другими людьми, а также на тембр нашего голоса. Как оказалось, песни с длинными фразами обладают тем же эффектом, что и дыхательные упражнения при йоге. Исследователи предполагают, что посредством пения мы можем контролировать свое психическое состояние. Воздействие хорового пения на здоровье пока только начали изучать, но уже заметен положительный эффект. По предположению ученых, польза хорового пения состоит в том, что оно успокаивает наше дыхание, нормализует сердечный ритм, а это в свою очередь положительно влияет на здоровье. В случае контролируемого дыхания, частота пульса и сердечный ритм уменьшаются на выдохе, а затем увеличиваются на вдохе. Выдох активирует блуждающий нерв, который снижает частоту сердечных сокращений и замедляет пульс. Колебание частоты сердечных сокращений между вдохом и выдохом называют синусовой дыхательной аритмией. Это разновидность физиологической аритмии, которая лучше всего выражена у молодых здоровых людей, не подверженных стрессу. И, по мнению ученых, песня помогает контролировать дыхание: во время распевания фраз происходит выдох, а в паузах - вдох. Хоровое пение помогает развить навык контролируемого дыхания. Кроме того, пульс и сердцебиение хористов синхронизируется во время исполнения Теперь исследователи намерены разобраться, как синхронизация сердечного ритма во время хорового пения позволит создать благоприятную психологическую атмосферу для укрепления способностей к сотрудничеству и коммуникации людей.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025