Nyt superkapacitor-stof opfundet i Texas

En patentansøgning er undervejs, som skal beskytte den nyeste og kraftigste kapacitorteknologi - et kulstofmateriale, som kan føre til en ny og stærkere generation af superkapacitorer.

Denne gang kommer forbedringerne fra University of Texas i Austin, hvor et hold på 40 forskere har udtænkt en ny måde at skabe en overgigantisk overflade, som kan holde en stor elektrisk ladning, hvis man bruger den i en superkapacitor. Det fremgår af forskningsartiklen, som nu er offentliggjort i tidsskriftet Science.

»Da det stod klart for os, at vi havde en ny type kulstof med en helt ny struktur, som viste fantastiske egenskaber som elektrode, var vi klar over, at denne forskning, som går ud på at skabe tredimensionelle flader i et enkelt atoms tykkelse, sandsynligvis kunne føre til det optimale materiale til superkapacitorer,« siger professor Rodney S. Ruoff.

Superkapacitorer er energilagre, som er i stand til at oplagre og aflevere elektrisk energi meget hurtigt uden at tage skade. Til gengæld er energitætheden typisk ret begrænset, set i forhold til batterier. Men det er netop energitætheden, der er forbedret betydeligt med det nye materiale. Og dermed kommer en superkapacitor med det nye stof tættere på batteriers egenskaber.

Men det, der måske er den allervigtigste nyhed: Fremstillingsprocessen er billig og allerede klar til opskalering i industrien, og det giver løfter om en hurtig produktudvikling. Målet er at bruge kapacitoren til for eksempel elbiler, forbrugerelektronik og som energilager i elnet.

Det nye porøse materiale, som er baseret på kulstof-materialet grafen, har et overflade-areal på 3.100 kvadratmeter pr. gram. Men hvor grafens atomer har seks sider, har det nye materiale henholdsvis fem, seks, syv og otte sider.

Supermaterialet fremkommer, når grafitoxid udsættes for mikrobølger. Derefter behandles det med kaliumhydroxid, og det skaber et stærkt krummende materiale, der er fuld af huller - omtrent som en svamp. Når svampen kombineres med en elektrolyt, kan der samles en gigantisk, elektrisk ladning, skriver forskerne i pressemeddelelsen.

Dokumentation

Pressemeddelelse fra University of Texas
Forskningsartikel i Science

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Det lyder jo fantastisk, så jeg er meget spændt på at se det i praktisk brug.

Skal det produkt, der kommer ud af den opdagelse absolut kaldes "kapacitorer", når man har det gode danske ord kondensator for den slags komponenter??

  • 0
  • 0

Kan de evt. opfange energien fra lyn? Og lagre den?

Det bliver vist ikke nemt. Eksisterende typer kan oplades på minutter eller sekunder, men ikke millisekunder. Desuden vil du få brug for en ret kraftig dc-dc konverter.

Som nævnt i artiklen er energitætheden i de eksisterende typer ret lille. Desuden falder spændingen under afladning. Men det kan overkommes med en dc-dc konverter. Fordelene er til gengæld hurtig opladning, stor strømtæthed, lave tab og en levetid (antal opladninger) som er omkring 1000 x genopladelige batterier. Men lad os se hvad der kan opnås med det nye materiale.

Mvh. Peter

  • 0
  • 0

De eneste experimenter jeg har kendskab til er enten til meget små energier (til autonome sensorer) eller baseret på induktiv lagring i superledere.

En kapacitiv belastning passer ret dårligt til et lyns opførsel, efterhånden som spændingen over kondensatoren stiger vil lynet søge andre afledningskanaler.

Ideen med at tappe et lyn på en superledende spole hvorfra man kan tappe magnetfeltet efterfølgende passer lidt bedre i den elektriske situation, men har (også) nogle formidable materialemæssige udfordringer.

Poul-Henning

  • 0
  • 0

En dag slog et lyn ned på parkeringspladsen, uden varsel. Jeg fik helt klart et chok, og gik ud for at se hvad der var sket. Det eneste jeg fandt var et mindre hul 20x20 cm i asfalten som ikke var der før. Hmm! det var ikke meget energi i forhold til braget.

  • 0
  • 0

Har ud fra Wikipedia udregnet, at et "gennemsnitligt" lyn leverer 8,3mia kWh!?

Spørg mig ikke hvordan, men er det det rigtige tal, ud fra det faktum at et lyn leverer 10^12 W (10 terawatt) over 30 microsekunder (milliontedele af et sekund)?

For det er satme meget energi. Må næsten være forkert udregnet ( er lidt træt )

  • 0
  • 0

Har ud fra Wikipedia udregnet, at et "gennemsnitligt" lyn leverer 8,3mia kWh!?

Det er forkert udregnet.

Inden lynet har bygget den ioniserede kanal er der meget høj spænding og ingen strøm, når kanalen er etableret er der meget høj strøm men ikke ret meget spænding tilbage.

Poul-Henning

  • 0
  • 0

http://en.wikipedia.org/wiki/Lightning

citat

A technology capable of harvesting lightning energy would need to be able to capture rapidly the high power involved in a lightning bolt. Several schemes have been proposed, but the high energy involved in each lightning bolt render lightning power harvesting from ground based rods impractical.[126] According to Northeastern University physicists Stephen Reucroft and John Swain, a lightning bolt carries a few million joules of energy, enough to power a 100-watt bulb for 5.5 hours. Additionally, lightning is sporadic, and therefore energy would have to be collected and stored; it is difficult to convert high-voltage electrical power to the lower-voltage power that can be stored.[12]

Så kan man få lidt lys i en enkelt pære i nogle timer ...

  • 0
  • 0

Vil det teoretisk være muligt at høste energien længere oppe, inden der dannes et lyn?

  • 0
  • 0

Har ud fra Wikipedia udregnet, at et "gennemsnitligt" lyn leverer 8,3mia kWh!?

Spørg mig ikke hvordan, men er det det rigtige tal, ud fra det faktum at et lyn leverer 10^12 W (10 terawatt) over 30 microsekunder (milliontedele af et sekund)?

For det er satme meget energi. Må næsten være forkert udregnet ( er lidt træt )

10^12W * 30*10^-6S / 3600 / 1000 = 8.33 kWh

  • i følge Jens Dalgaard Nielsens indlæg er det omkring 0.5 kWh - så vi er nok nede i den størrelsesprden.

Så ja: LIDT forkert har du nok regnet ;o)

mvh Flemming

  • 0
  • 0

Hvis man vil bruge dem i biler, skal man jo stadig have jord, så hvordan vil de jorde bilerne? Er der nogen der kender til lignende koncept biler?

  • 0
  • 0

Hvis man vil bruge dem i biler, skal man jo stadig have jord, så hvordan vil de jorde bilerne? Er der nogen der kender til lignende koncept biler?

Øh ... nej, hvorfor skulle man da have brug for at jorde dem? Batteridrevne elbiler har eksisteret stort set så længe der har været biler, og de har aldrig haft brug for jording. At man så skifter batteriet ud med en superkondensator gør ingen forskel.

  • 0
  • 0

Er der nogen der ved noget om forventet forøgelse i kapaciteten?

Snakker vi 10, 20, 50, 100, 1000% forøgelse?

Jeg tror det er for tidligt at sige noget om nu. Eksisterende typer har en energitæthed på lidt over 10% af et blybatteris, regnet i Joule pr. kilo. Hvis nye typer kan bringes i nærheden af blybatteriers energitæthed vil de være meget interessante i elbiler pga. deres lave tab, lange levetid og hurtige ladetid.

Mvh. Peter

  • 0
  • 0

Spændende ja, men selv en forøgelse med en faktor 10, der åbenbart giver samme energitæthed som blyakkus pr kg, gør jo ikke den nye type særlig velegnet til "automotivt" brug. For kondensatorer plejer jo ikke at veje ret meget, og næppe heller disse. Hvad er mon energitætheden pr. cm3? Og så skal de jo også helst kunne tåle noget spænding! Mindst 100V, hvis der skal være plads til lidt spændingsfald. Og det fylder de vel ikke mindre af...

  • 0
  • 0

[quote]Er der nogen der ved noget om forventet forøgelse i kapaciteten?

Snakker vi 10, 20, 50, 100, 1000% forøgelse?

Jeg tror det er for tidligt at sige noget om nu. Eksisterende typer har en energitæthed på lidt over 10% af et blybatteris, regnet i Joule pr. kilo. Hvis nye typer kan bringes i nærheden af blybatteriers energitæthed vil de være meget interessante i elbiler pga. deres lave tab, lange levetid og hurtige ladetid.

Mvh. Peter [/quote]

Kig også her:

20.01.2007 ing.dk: Skal vi kører på ultrakapacitor?: http://ing.dk/artikel/75274 Citat: "...EEStor opgiver i deres første kommercielle produkt. 15 kWh i en pakke, som kun cirka 50 kg og med en opladningstid på et par minutter..."

Superkondensator: http://da.wikipedia.org/wiki/Superkondensator

  • 0
  • 0

når man har det gode danske ord kondensator for den slags komponenter??

Sikke noget uintelligent vrøvl. Både kondensator og kapacitor er låneord fra latin. Hvorfor skulle den forældede latinske betegnelse være mere dansk end den moderne?

Kondensator oversat til dansk: Fortætter. Kapacitor på dansk: En rummer (evt. beholder). Vælg selv, hvis du vil tale dansk.

  • 0
  • 0

Spændende ja, men selv en forøgelse med en faktor 10, der åbenbart giver samme energitæthed som blyakkus pr kg, gør jo ikke den nye type særlig velegnet til "automotivt" brug. For kondensatorer plejer jo ikke at veje ret meget, og næppe heller disse. Hvad er mon energitætheden pr. cm3?

Og så skal de jo også helst kunne tåle noget spænding! Mindst 100V, hvis der skal være plads til lidt spændingsfald. Og det fylder de vel ikke mindre af...

De har noget større massefylde end andre kondensatorer og fylder ikke specielt meget. I en el-bil er det vægten som er afgørende. Spænding er ikke noget problem. De kan seriekobles til ønsket spænding. En dc-dc konverter klarer resten. Det skal dog bemærkes at de skal balanceres ved seriekobling, sådan at de oplades og aflades ensartet. Det gælder også li-ion batterier.

Hvis jeg til en el-bil kunne vælge mellem batterier som dør efter 1000 eller 2000 ladecycler og supercapacitorer som let klarer 500.000 cycler og kan lades meget hurtigere, så ved jeg godt hvad resultatet ville blive.

Mvh. Peter

  • 0
  • 0

Formentlig er der mere potentiale i de nye teknologier - det vil i hvert tilfælde være en usædvanlig undtagelse, hvis de med det samme udtømte hele potentialet.

Den største udfprdring i forbindelse med elbiler er sådan set ikke at få vægten ned på batterier, men derimod at få prisen ned.

Det næststørste problem er allerede nævnt af flere - opladning skal være sammenlignelig med normale bilers. Og det samme gælder det tredie væsentligste problem - antal cycles.

Ud fra at der ikke bruges kostbare materialer, så skulle det ikke være umuligt at nå den optimale kombination af pris og performance.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten