초고속 이온 터널

우리는 전기로 작동하는 장치로 가득 찬 현대 세계에 살고 있습니다. 새로운 기술의 개발은 모든 단계에서 휴대폰, 랩톱, 태블릿 및 기타 많은 모바일 장치를 우리와 함께 할 수 있도록합니다. 리튬 이온 배터리, 소위 리튬 이온 충전식 배터리는 모바일 장치에 전원을 공급하는 데 가장 많이 사용되지만 충전 속도가 느리고 수명이 짧고 환경 오염 (예 : 코발트와 같은 중금속 함량이 높기 때문)로 인해 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다 슈퍼 커패시터 감독. 다음과 같은 속성을 가진 장치입니다. 배터리 싶게 커패시터 결합시키다. 그것은 무엇과 관련이 있습니까? 더 긴 서비스 수명, 더 쉬운 재활용 및 무엇보다도 더 빠른 충전으로 시간이 절약됩니다. 결국 시간은 돈입니다.

이미지 출처 : Pixabay

의 이점 슈퍼 커패시터 두 가지 기본 요소로 구성된 구조에 있습니다. 첫 번째는 단락으로부터 보호하는 다공성 물질에 의해 서로 분리 된 두 개의 다공성 전극으로 구성된 시스템입니다. 대부분의 경우 슈퍼 커패시터 의이 부분은 활성탄을 기반으로 만들어지며 이러한 장치에 사용되는 이유가 있습니다. 기공에는 슈퍼 커패시터의 두 번째 핵심 구성 요소가 있습니다. 이온을 포함하는 전해질, 즉 전하가 부여 된 원자 (양전하-양이온 및 음전하-음이온). 전극 사이에 적용된 전압에 따라 이온은 다공성 물질 내에서 이동할 수 있습니다. 흥미롭게도 더 많은 에너지 장치에 저장 될수록 전극 내부에 더 많은 기공이 있습니다. 케이스 등과 같은 구성 요소를 무시하면 그게 다라고 말할 수 있습니다.

하지만 슈퍼 커패시터를 그렇게 유망하게 만드는 것은 에너지 저장? 이것은 앞에서 언급 한 모공과 이온이 움직이는 방식입니다. 다공성 전극 내부 채널의 직경과 길이가 중요합니다. 기공이 넓 으면 충전 속도가 빠르지 만 에너지를 거의 전달하지 않는 반면, 직경을 줄이면 더 많은 에너지를 전달할 수 있지만 충전 속도가 훨씬 느립니다. 그렇다면 좁은 모공에서 이온을 가속화 할 수있는 방법이 있습니까? 폴란드 과학 아카데미 물리 화학 연구소 (IPC PAS)의 과학자 인 Svyatoslaw Kondrat는 Nature Communications XNUMX 월호에 이에 대해 썼습니다.

연구의 저자는 다공성 물질을 사용했습니다. 카본베이스 기공 직경이 나노 미터 미만이므로 1nm는 미터의 XNUMX 억분의 XNUMX이라는 점에 유의해야합니다. 따라서이 모공은 너무 작아서 사람의 눈으로 볼 수 없습니다. 이 물질은 이온 성 액체로 함침되어 액체 상태의 소금에 불과하지만 물과 같은 용매를 포함하지 않습니다. 따라서 이온 성 액체는 액 화염입니다. 이온 성 액체의 이온이 기공을 채우고 전극 사이에 전압이 가해지면 이동하기 시작합니다. 그러나 편광이 더 오래 지속되면 어떻게 될까요? 모든 이온이 같은 속도로 움직이고 있습니까? 안타깝게도 전극 내부의 이온은 터널의 자동차처럼 작동하여 반대 방향으로 이동합니다. 또한, 그들 각각은 고속도로에서와 같이 여러 차선이 아닌 한 차선으로 이동합니다. 한 대의 차라도 걸리면 다른 차가 제동을 시작합니다. 이것은 터널의 용량을 줄이고 교통 체증을 만듭니다. 모공도 마찬가지입니다. 슈퍼 커패시터 장소에 막히다. 이로 인해 장치의 효율성, 특히 로딩 시간 단축.