Зарядить аккумулятор ноутбука за 1 минуту — уже не фантазия
Представьте себе мир, в котором вы могли бы восстановить работу аккумулятора своего ноутбука всего за одну минуту или полностью зарядить электромобиль для длительной поездки за время перекуса. Это может звучать слишком хорошо, чтобы быть правдой, но исследования, проведенные Колорадским университетом в Боулдере (CU Boulder), могут помочь сделать практически мгновенную зарядку электроники и электромобилей реальностью, пишет 27 мая портал Study Finds.
В статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, инженеры—химики предлагают принципиально новое представление о том, как заряженные частицы — ионы перемещаются через крошечные поры внутри суперконденсатора — накопителя энергии, способного заряжаться гораздо быстрее, чем обычные аккумуляторы.
Команда Анкура Гупты, доцента кафедры химической и биологической инженерии, проанализировала движение ионов через сложную сеть мельчайших взаимосвязанных пор, моделируя, как они за считанные минуты перемещаются по тысячам путей. Их результаты изменяют научный закон, который более 175 лет управлял электрическими токами.
Закон Кирхгофа, который изучают на уроках физики в старших классах, описывает поток электронов в простой электрической петле. Однако Гупта обнаружил, что ионы, которые физически крупнее электронов, движутся принципиально иным образом на пересечениях крошечных наноразмерных пор по сравнению с движением электронов.
Исследователи объясняют, что, в отличие от электронов, ионы движутся как за счет электрических полей, так и за счет диффузии. Они определили, что это движение в местах пересечения пор отличается от того, что описывает закон Кирхгофа. В то время как принципы Кирхгофа по-прежнему применимы к обычным электронным схемам с электронными потоками, обновленная модель Гупты имеет решающее значение для понимания и оптимизации производительности суперконденсаторов и других систем накопления энергии, которые работают за счет перемещения ионов через пористые материалы.
Команда CU Boulder отмечает, что предыдущие исследования описывали движение ионов только через одну прямую пору. Новое исследование доказывает, что движение ионов может происходить и прогнозироваться через сложную сеть из тысяч взаимосвязанных пор за считанные минуты. Все это может привести к существенным улучшениям в конструкции зарядных устройств — как больших, так и малых. «Это важный шаг в работе», — утверждает Гупта. — «Мы нашли недостающее звено».
Study Finds подчеркивает, что более эффективное накопление энергии может помочь энергосистемам лучше справляться с колебаниями спроса, быстро задействуя резервы в периоды пиковых нагрузок и избегая потерь в периоды низкого потребления.
Это также может позволить электромобилям перезаряжать свои аккумуляторы почти так же быстро, как заправляться бензином, устраняя основное препятствие при переходе на электричество.
