Вчені розробили самозарядні суперконденсатори

Дослідники вперше в Кореї створили революційний накопичувач енергії з самозарядкою, поєднавши суперконденсатори та сонячні батареї. У пристрої використовуються інноваційні електродні матеріали на основі перехідних металів, які значно підвищують щільність енергії та потужності, демонструючи чудову стабільність заряду та розряду. Ця новаторська технологія може призвести до практичних, високоефективних рішень для сталого зберігання енергії.

Інноваційний прорив у сфері зберігання енергії

Чонмін Кім, старший науковий співробітник DGIST, разом із Даміном Лі з RLRC Національного університету Кюнгпук розробили революційний пристрій накопичення енергії, що самозаряджається, призначений для ефективного зберігання сонячної енергії. Цей інноваційний пристрій значно покращує продуктивність традиційних суперконденсаторів за рахунок інтеграції електродних матеріалів на основі перехідних металів. Команда також представила нову технологію зберігання енергії, яка поєднує суперконденсатори з сонячними елементами.

Щоб досягти цього, дослідники створили електроди з композитного матеріалу на основі карбонату та гідроксиду на основі нікелю. Завдяки введенню іонів перехідних металів, таких як марганець (Mn), кобальт (Co), мідь (Cu), залізо (Fe) і цинк (Zn), вони максимізували як провідність, так і стабільність. Ці досягнення призвели до значного покращення щільності енергії, щільності потужності та загальної стабільності циклів заряду та розряду, розсуваючи межі технології зберігання енергії.

Рекордні досягнення в енергетиці та щільності потужності

Зокрема, щільність енергії, досягнута в цьому дослідженні, становить 35,5 Вт-год/кг, що значно вище, ніж запас енергії на одиницю ваги в попередніх дослідженнях (5-20 Вт-год/кг). Щільність потужності становить 2555,6 Вт/кг, що значно перевищує значення попередніх досліджень (- 1000 Вт/кг), демонструючи здатність швидко вивільняти більшу потужність, забезпечуючи негайне постачання енергії навіть для потужних пристроїв. Крім того, продуктивність продемонструвала мінімальне погіршення під час повторних циклів заряджання та розряджання, підтверджуючи тривалу придатність пристрою.

Це дослідження було проведено за підтримки Основних інституційних проектів DGIST, Проектів дослідників ранньої кар’єри та Регіонального провідного науково-дослідного центру Інтелектуальної енергетичної системи з нейтральним викидом вуглецю Національного університету Кюнгпук. Результати дослідження були опубліковані в престижному журналі 
Energy (входить до 3,2% найкращих JCR) у грудні.

Крім того, дослідницька група розробила накопичувач енергії, який поєднує кремнієві сонячні елементи з суперконденсаторами, створюючи систему, здатну зберігати сонячну енергію та використовувати її в режимі реального часу. Ця система досягла ефективності накопичення енергії 63% і загальної ефективності 5,17%, фактично підтверджуючи потенціал для комерціалізації накопичувача енергії, що самозаряджається.

Багатообіцяюче майбутнє для стійких енергетичних рішень

Чонмін Кім, старший науковий співробітник відділу нанотехнологій DGIST, стверджує: «Це дослідження є значним досягненням, оскільки знаменує собою розробку першого в Кореї пристрою накопичення енергії з самозарядкою, що поєднує суперконденсатори з сонячними елементами. Використовуючи композитні матеріали на основі перехідних металів, ми подолали обмеження накопичувачів енергії та представили стійке енергетичне рішення». Дамін Лі, науковий співробітник RLRC Національного університету Кюнгпук, заявив: «Ми продовжуватимемо проводити подальші дослідження, щоб ще більше підвищити ефективність самозарядного пристрою та збільшити його потенціал для комерціалізації».