Новая энергетическая революция: австралийские исследователи представили материал, способный заменить традиционные батареи

Австралийские ученые объявили о прорыве, который может существенно изменить мировой рынок систем хранения энергии. Команда исследователей представила уникальный материал, открывающий путь к созданию высокоэффективных суперконденсаторов - устройств, которые способны не только конкурировать с классическими аккумуляторами, но и превосходить их по ключевым параметрам.

Речь идет о технологии, позволяющей суперконденсаторам аккумулировать энергию на уровне, сопоставимом со свинцово-кислотными батареями, при этом существенно быстрее отдавая заряд. Такой баланс плотности энергии и мощности ранее считался труднодостижимым.

Почему суперконденсаторы - это будущее хранения энергии

В отличие от аккумуляторов, где накопление происходит благодаря химическим реакциям, суперконденсаторы сохраняют заряд электростатически. Это обеспечивает им рекордную скорость зарядки и чрезвычайно долгий срок службы. Однако до последнего времени их широкое применение ограничивала недостаточно большая рабочая поверхность углеродных материалов - ключевого элемента, отвечающего за емкость.

Австралийская команда решила эту проблему. Исследователи применили иной подход к термообработке углеродных структур и тем самым смогли радикально увеличить площадь поверхности, доступную для хранения энергии.

Профессор Майнок Маджумдер отмечает, что новое решение открывает путь к созданию суперконденсаторов, которые смогут заряжаться практически мгновенно и обеспечивать работу устройств, ранее зависевших от традиционных батарей. «Мы создаем технологию, которая сочетает преимущества обеих систем - и батарей, и конденсаторов - без их типичных ограничений», - подчеркнул ученый.

M-rGO: материал, открывающий новый класс накопителей энергии

В центре прорыва - новый тип архитектуры материала, названный многомасштабным восстановленным оксидом графена (M-rGO). Его производят из природного графита - доступного сырья, широко распространенного в земной коре.

Благодаря технологии быстрого термического отжига исследователям удалось создавать изогнутые структуры графена, формирующие каналы для сверхэффективного перемещения ионов. Такая архитектура одновременно обеспечивает высокую плотность энергии и выдающуюся плотность мощности - сочетание, которое ранее редко удавалось реализовать в одном устройстве.

Характеристики новой разработки впечатляют:

• Объемная плотность энергии: до 99,5 Вт·ч/л;
• Плотность мощности: до 69,2 кВт/л;
• Высокая скорость зарядки при сохранении стабильности на протяжении тысяч циклов.

Доктор Петар Йованович, один из авторов исследования, подчеркивает, что достижения команды уже стоят в одном ряду с лучшими мировыми разработками. «Эти показатели - одни из самых высоких, зарегистрированных для углеродных суперконденсаторов. И особенно важно, что технология легко масштабируема и полностью совместима с австралийским сырьем», - заявил он.

Готовность к коммерциализации

Результаты разработки не задержатся в лабораториях. Технический директор компании Ionic Industries, созданной на базе Университета Монаша, доктор Филипп Эйтчисон сообщил, что технология уже проходит подготовку к выходу на рынок. Компания производит материал в коммерческих объемах и ведет переговоры с промышленными партнерами для интеграции решения в реальные системы накопления энергии.

По словам представителей компании, такие суперконденсаторы смогут найти применение в электротранспорте, автономных устройствах, системах бесперебойного питания, промышленной автоматике и других областях, где критично важны скорость зарядки и надежность.

Университеты