Ученые из Университета штата Северная Каролина обнаружили, что размещение атомарно тонких слоев воды повышает энергоемкость и скорость работы аккумуляторов. Открытие поможет создавать более эффективные системы хранения энергии и более быстрые электромобили.
Во время исследования ученые сравнили два материала — кристаллический оксид вольфрама и кристаллический гидрат оксида вольфрама, в котором слои оксида вольфрама проложили атомарно тонкими слоями воды. Затем инженеры создали ионисторы на основе обоих материалов.
При подзарядке в течение 10 минут ионисторы на основе кристаллического оксида вольфрама сохраняли больше энергии, чем ионисторы с добавлением слоев воды. Но когда ученые сократили процесс подзарядки до 12 секунд, гидрат сохранял больше энергии при минимуме энергопотерь. Оказалось, что ионисторы на основе гидрата оксида вольфрама обладают большей энергетической плотностью и быстрее транспортируют ионы.
«Открытие позволяет сохранять больше энергии на единицу объема, ускорять ионный обмен в материале и быстрее проводить передачу заряда», — цитирует одного из авторов исследования Веронику Августин Science Daily.
Ученые пока представили лишь экспериментальное доказательство концепции. В дальнейшем они планируют улучшить работу водной прослойки и создать более эффективные системы хранения энергии. Инженеры уже получили грант на разработки от Национального научного фонда США и опубликовали исследования в журнале Chemistry of Materials.
Открытие позволит создавать более тонкие и эффективные аккумуляторы для электромобилей, домашних и сетевых систем хранения энергии. Оборудованные батареями с водной прослойкой электрокары смогут быстрее разгоняться и расходовать меньше энергии, обещают ученые.
Ученые США сообщили о прорыве в создании водородного топлива
Кейсы
В марте штутгартские исследователи из Общества Фраунгофера совместно с производителем аккумуляторов Varta AG представили гибридную систему хранения энергии, которая сочетает преимущества литий-ионных батарей и ионисторов. По емкости системы PowerCaps сопоставимы со свинцовыми батареями, но при этом они заряжаются за секунды, как ионисторы. Аккумуляторы могут работать при температуре до +85 градусов Цельсия, выдерживают в 100 раз больше циклов зарядки/разрядки, чем современные батареи, и держат заряд несколько недель без существенных потерь.