近日,美國加州大學洛杉磯分校亨利·薩穆埃利工程與應用科學學院的研究人員,成功研制出一種超級電容材料,并證明其能快速存儲和釋放能量。該材料有望廣泛應用于城市電網、混合動力汽車的再生制動系統等能源傳送系統。相關研究成果發表在4月14日出版的《自然·材料學》雜志上。
由材料科學與工程學教授布魯斯·杜恩領導的科研團隊合成出了一種氧化鈮材料,具有穩定的儲能能力,可用在“超級電容”內。所謂“超級電容”,是一種兼具鋰離子電池高儲能能力和普通電容快速傳送能量的設備。
一般而言,電池能有效地存儲能量但不能很好地交付能量,因為載荷子(離子)通過固體電池材料時移動得很慢;而電容的儲能能力一般比較低。“我們的最新研究正在模糊電池與超級電容之間的界限,最新發現很好地摒棄了電容和電池的不足之處。”團隊成員維羅妮卡·奧古斯丁說。
科學家們表示,該技術有望使設備能快速充電,從而可應用于從移動電子學到工業設備等各個領域。例如,使用了超級電容的捕能系統可以為港口上的裝載起重機提供能量,減少諸如柴油等碳氫燃料的使用。
杜恩強調,盡管用這種材料制造電極邁出了第一步,但若要獲得具有高能量密度、能在1分鐘內充滿電的設備,還需在納米尺度或超越納米尺度的工程學領域取得突破。
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