Loading

Полимерные конденсаторы - будущее электротранспорта?

Создано 28.02.2012 07:12
Автор: Ирина Ковалёва

Электромобили

Исследователи из Университета Северной Каролины обнаружили, что при помощи полимера под названием  PVDF можно сделать конденсаторы с намного более высокой производительностью, которые будут способны хранить большее количество энергии и высвобождать её быстрее. Результаты данного исследования могут повлечь за собой разработку электромобилей нового поколения, более мощных и эффективных.

Конденсаторы – это устройства, подобные аккумуляторам: они служат для хранения и выделения энергии, когда это необходимо. Отличие лишь в том, что конденсаторы используют для хранения энергии разделённые электрические заряды, в то время как аккумуляторы основаны на химических реакциях. А теперь представьте себе электромобиль, который может разогнаться с нуля до 60 миль в час ровно за то же время, что и его бензиновый собрат. Доселе в мире не существовало батарей, которые могли бы обеспечить такой результат, потому как одним из свойств электричества как вида топлива является медленное высвобождение энергии. Но теперь к делу пришли конденсаторы – эти устройства могут исправить ситуацию.

Доктор Вивик Ранджан, физик из Университета Северной Каролины обнаружил, что конденсаторы, в которых содержится полимер поливинилиденфторида или PVDF в сочетании с другим полимером под названием CTFE могут хранить до семи раз больше энергии, чем обычные конденсаторы.

«Мы знали, что этот материал позволяет повысить эффективность хранения энергии, но нам был интересен механизм, за счет которого  PVDF делает своё благое дело» - говорит Ранджан.

В исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters Ранджан и его коллеги, доктор Ежи Бернхолк и доктор Марко Бунгиорно-Нарделли из Университета Северного Техаса, сделали компьютерную модель, которая позволила проследить за изменениями в атомной структуре полимера под действием электрического поля. Во время этого процесса происходит поляризация атомов полимера, которая и позволяет конденсатору хранить и быстро высвобождать электроэнергию. Учёные обнаружили, что атомы смеси  PVDF под действием электрического поля начинают кружиться в синхронном танце, мгновенно переходя из неполярного состояния в полярное и обратно. Причём данный процесс потребовал ничтожно малого заряда для своего осуществления.

«Обычно смена атомами состояния с неполярного на полярное – это целая реакция, требующая больших затрат энергии» - говорит Ранджан – «Ранее, говоря о создании эффективного конденсатора с применением такого метода, можно было только опустить руки: процесс требовал большого количества энергии для переключения состояний атомов, поэтому выйти на достойный уровень энергоэффективности было невозможно»

«В случае со смесью PVDF атомы изменяют своё состояние мгновенно, а это означает, что при небольших входящих затратах энергии из системы можно извлечь большую энергоэффективность. Мы очень надеемся, что такие конденсаторы помогут нам создать электрические транспортные средства нового поколения по своим техническим характеристикам сопоставимые с бензиновыми аналогами» - заключил Ранджан.

Источник: sciencedaily

Комментарии: