超級電容器解析與研究
據(jù)英國《新科學(xué)家》雜志報道，由納米花和納米草組成的納米級牧場可以將越來越多的能量貯存在超級電容器中，而超級電容器可以取代電動汽車中所使用的電池。
由于電池貯存的是化學(xué)能，因此得慢慢充電，相比之下，電容器貯存的是電能，因此在充電的同時能很快充滿電，只是電量不太多。但隨著技術(shù)的進(jìn)步，近年來的電容器得到了很大的提升，目前正在開發(fā)的超級電容器貯存的電量是一般電容器的數(shù)千倍，因此可以驅(qū)動電動工具甚至電動汽車。不過，在真正使用之前，超級電容器的貯電能力還有待進(jìn)一步提高。而我國科學(xué)家已經(jīng)找到了新辦法，可望讓它們盡快應(yīng)用于實際中。
其實，超級電容器是一種簡單裝置，它們通過懸浮在電解液中的兩個電極之間所產(chǎn)生的電壓來充電，即正離子一頭連著一個電極，負(fù)離子一頭連著另一個電極。由于此電極上涂有多孔滲水材料，可以像海綿一樣吸收離子，從而可以達(dá)到貯存能量的目的。此多孔滲水材料一般都使用活性碳。為提高超級電容器的貯電能力，就得讓這些碳海綿更加多孔。如今，我國化學(xué)防護研究所的張豪（音譯）和北京大學(xué)的同事一道采取了不同的辦法來改進(jìn)超級電容器的性能。他們將離子貯存在氧化錳中，而氧化錳比活性碳還有更多的空間來貯存離子。
然而，雖然氧化錳貯存離子很出色，但它有較高的電阻，從而使它很難實現(xiàn)第一場所充電，得進(jìn)行雙倍充電。于是，研究人員將氧化錳納米花種在直徑大約100納米的碳納米管草上，而碳納米管草又種在鉭金屬薄片上，由此形成了“納米牧場”的精微結(jié)構(gòu)。張豪表示，每一朵氧化錳納米花至少有二根碳納米管草支撐著，后者扮演電子超級公路，給上面的氧化錳納米花供電。當(dāng)氧化錳納米花充上電之后，它就能吸附離子，從而能很好地貯電。
結(jié)果表明，納米牧場的貯電能力是單個氧化錳的貯電能力的10倍，所貯備的電量是現(xiàn)有超級電容器所使用的碳電極的貯電量的二倍。張豪表示，而且，納米牧場的復(fù)雜結(jié)構(gòu)可以抵擋機械性能的退化，從而避免超級電容器的性能隨時間的過去而下降。測試結(jié)果表明，此新裝置的貯電能力在充電和耗電2萬次循環(huán)之后僅僅下降了3%，勝過其它高性能的設(shè)計。
英國曼徹斯特大學(xué)的邁克·巴恩斯表示，這是一種提升超級電容器性能的有趣辦法。但在上市銷售之前還得讓它更能經(jīng)受物理方面的退化，也就是更能耐用。一旦這種超級電容器用于電動汽車上，踩剎車的同時就能充滿電。如果在城市行駛的話，1小時充電大約60次就可以了。
編輯：admin 最后修改時間：2018-01-17
