Obiecujące wlaściwości zmanipulowanego dwutlenku tytanu
Popularny barwnik dwutlenek tytanu, stosowany zarówno do rysowania linii na kortach tenisowych jak i do barwienia odtłuszczonego mleka, okazuje się świetnym materiałem do budowy urządzeń przechowujących energię. Na trop tej właśnie właściwości wpadła profesor Yun Lin z Australia National University.
Dielektryki są stosowane do produkcji podstawowych elementów elektrycznych, kondensatorów, które przechowują energię - mówi Liu. Nasz materiał sprawuje się znacznie lepiej niż inne materiały o wysokiej stałej dielektrycznej. Dzięki kolejnym pracom nad nim można będzie wykorzystać go w superkondensatorach i usunąć obecne ograniczenia dotyczące ilości przechowywanej energii, a to z kolei pozwoliłoby na innowacje w dziedzinie energii odnawialnej, samochodów elektrycznych, technologiach kosmicznych i obronnych - dodaje uczona. Superkondensatory błyskawicznie ładują się i rozładowują, ale ich olbrzymią wadą jest bardzo mała pojemność. Przechowują 20-krotnie mniej energii niż nowoczesne baterie litowo-jonowe.
Przeprowadzone przez Australijczyków badania wykazały, że dwutlenek tytanu jest w stanie przechowywać obrzymie ilości energii, pracuje stabilnie w temperaturach od -190 do 180 stopni Celsjusza i jest tańszy w produkcji niż wiele wspólczesnych dielektryków.
Uczeni na całym świecie pracują nad nowymi dielektrykami, jednak jest to trudne zadanie. Materiał taki musi bowiem spełniać jednocześnie trzy warunki. Powinien mieć wysoką stałą dielektryczną co decyduje o możliwości przechowywania dużych ilości energii, musi charakteryzować się bardzo niskimi stratami energii, musi w końcu pracować w jak najszerszym zakresie temperatur.
Po pięciu latach badań uczeni z ANU mogli poinformować o sukcesie. To było połączenie szczęścia, wielu eksperymentów i determinacji - wyjasnia Liu. Dzięki manipulacjom dwutlenkiem tytanu na poziomie molekularnym udało się stworzyć materiał o pożądanych właściwościach. Na razie opracowaliśmy materiał o olbrzymim potencjale, ale nie zastosowaliśmy go jeszcze w praktyce. To jest następnym celem naszych badań - dodają uczeni.
Komentarze (6)
sig, 1 lipca 2013, 22:13
A można coś takiego rozładować tylko częściowo? bo jak od razu odda całą energię to na wiele raczej się nie przyda. Chyba że będzie ich bardzo, bardzo dużo
Flaku, 2 lipca 2013, 00:05
Z tego co wiem to każdy kondensator można rozładować tylko częściowo
radar, 2 lipca 2013, 13:52
Większym problemem jest chyba spadek napięcia w czasie rozładowywania...
Grzegorz Kraszewski, 2 lipca 2013, 14:58
Kondensator można rozładowywać jak nam się podoba - prąd zależy od aktualnego napięcia na kondensatorze i obwodu rozładowania. Natomiast radar ma rację, w przeciwieństwie do akumulatorów i baterii, napięcie w czasie rozładowywania kondensatora systematycznie opada. Np. jeżeli rozładowujemy stałym prądem, napięcie opada liniowo, a jeżeli przez stałą rezystancję - wykładniczo. Niezbędna jest więc jakaś przetwornica, która utrzyma nam na obciążeniu pożądany prąd i napięcie. Technologicznie to nie problem, niemniej nieco obniża to sprawność, komplikuje układ i podnosi koszty.
pogo, 2 lipca 2013, 15:23
Baterie i akumulatory też mają problem ze spadającym napięciem. Kwestia tego, że dzieje się to w mniejszym zakresie napięć.
Moje akumulatorki Li-poli do modelu mają max napięcie 8,4V, po rozładowaniu 6,0V, nominalne napięcie podane na opakowaniu to 7,4V. I na pewno jest z nimi wszystko ok, to typowe właściwości dla tej technologii (jak miałem akku NI-MH to było 9V -> 4,6V przy nominalnym 7,2V)
Grzegorz Kraszewski, 2 lipca 2013, 18:44
Tak, ale przyczyna tego zjawiska jest inna. W przypadku ogniw chemicznych siła elektromotoryczna pozostaje przez dłuższy czas prawie stała, ale w miarę rozładowania rośnie rezystancja wewnętrzna ogniwa. Natomiast kondensator ma stałą (i najczęściej bardzo małą) rezystancję wewnętrzną, a napięcie spada adekwatnie do ilości "upuszczonego" z kondensatora ładunku.