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一分钟内为笔记本电脑充满电,新发现或带来真正的超级电容

2024-05-29 11:19:25
来源:科技日报 作者:张梦然 评论:0

  想象一下,如果你没电的笔记本电脑或手机可在1分钟内充满电,电动汽车可在10分钟内充满电,那该多方便!美国科罗拉多大学博尔德分校研究人员在新一期《美国国家科学院院刊》发表的研究成果,为实现这种愿景带来了希望。

  超级电容器是一种依靠孔隙中离子积累的储能设备,与电池相比,超级电容充电时间短,使用寿命长。近年来,为研发超级电容,多孔材料在储能系统中的应用越来越受到重视,科学家也利用多种化学工程技术来研究多孔材料中的电流移动。

  然而,此前的文献仅描述过离子在一个孔隙中的运动。这项新研究却可在几分钟内模拟和预测离子在数千孔隙相互连通的复杂网络中的运动。研究人员在实验中发现了微小带电粒子(称为离子)如何在复杂的微小孔隙网络中移动,这一突破将有助于开发超级电容器等更高效的储能设备。

  此次的发现修正了基尔霍夫定律,该定律自1845年以来一直“支配”着电路中的电流,是课本上电路理论中最基本也是最重要的定律之一。但与电子不同,离子的移动既受电场影响,也受扩散影响。研究人员发现,离子会在孔隙交叉处移动,与基尔霍夫定律所描述的不同。

  新发现不仅有望为汽车、电子产品等带来高效充电设备,而且对电网储能也具有重要意义,因为电网能源需求波动很大,更需要高效的能源存储,这样才能尽可能避免在需求低迷期间浪费,并确保在需求高涨期间快速提供供应。

  总编辑圈点:

  电池,一种能将化学能转化为电能的装置。自从有了电池,我们一直在追求更大的电容量、更安全的发电装置,以及更快的充电方式。现代人常常有电量焦虑,我们的手机,我们的新能源车,都依赖电池;而我们的正常生活,又与这些电子产品息息相关。此次,科研人员的发现改变了人们对基尔霍夫定律的认知,有望带来一种超级电容器,为实现快速充电奠定了基础。当然,一分钟就充满手机这个美好愿景,还得等以后对超级电容器进行更充分研究、开展商业化应用后,才能实现。

(责任编辑:韩梦晨)

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