Naukowcy stworzyli przełomowe, samoładujące się urządzenie do magazynowania energii, łączące po raz pierwszy w Korei superkondensatory i ogniwa słoneczne.
Urządzenie wykorzystuje innowacyjne materiały elektrod na bazie metali przejściowych, znacznie zwiększając energię i gęstość mocy, jednocześnie wykazując niezwykłą stabilność ładowania i rozładowania. Ta pionierska technologia może zaowocować praktycznymi i wydajnymi rozwiązaniami w zakresie zrównoważonego magazynowania energii.
Innowacyjny przełom w magazynowaniu energii
Jeongmin Kim, starszy badacz w DGIST, wraz z Daminem Lee z RLRC na Uniwersytecie Narodowym Kyungpook opracowali przełomowe, samoładujące się urządzenie do magazynowania energii, zaprojektowane do wydajnego magazynowania energii słonecznej. To innowacyjne urządzenie znacznie zwiększa wydajność tradycyjnych superkondensatorów poprzez integrację materiałów elektrod na bazie metali przejściowych. Zespół wprowadził także nowatorską technologię magazynowania energii, która łączy superkondensatory z ogniwami słonecznymi.
Aby to osiągnąć, badacze stworzyli elektrody, korzystając z materiału kompozytowego na bazie węglanu i wodorotlenku na bazie niklu. Dzięki włączeniu jonów metali przejściowych, takich jak mangan (Mn), kobalt (Co), miedź (Cu), żelazo (Fe) i cynk (Zn), zmaksymalizowano zarówno przewodność, jak i stabilność. Postępy te zaowocowały niezwykłą poprawą gęstości energii, gęstości mocy oraz ogólnej stabilności cykli ładowania i rozładowania, przesuwając granice technologii magazynowania energii.
Rekordowe osiągnięcia w zakresie energii i gęstości mocy
W szczególności gęstość energii osiągnięta w tym badaniu wynosi 35,5 Wh/kg, czyli jest znacznie wyższa niż magazynowanie energii na jednostkę masy w poprzednich badaniach (5-20 Wh/kg). Gęstość mocy wynosi 2555,6 W/kg, znacznie przekraczając wartości z poprzednich badań (-1000 W/kg), wykazując zdolność do szybkiego uwalniania większej mocy, umożliwiając natychmiastowe dostarczenie energii nawet do urządzeń o dużej mocy. Dodatkowo wydajność wykazała minimalną degradację podczas powtarzających się cykli ładowania i rozładowywania, co potwierdza długoterminową użyteczność urządzenia.
Co więcej, zespół badawczy opracował urządzenie do magazynowania energii, które łączy krzemowe ogniwa słoneczne z superkondensatorami, tworząc system zdolny do magazynowania energii słonecznej i wykorzystywania jej w czasie rzeczywistym. System ten osiągnął efektywność magazynowania energii na poziomie 63% i ogólną wydajność na poziomie 5,17%, skutecznie potwierdzając potencjał komercjalizacji samoładującego się urządzenia do magazynowania energii.
Obiecująca przyszłość rozwiązań w zakresie zrównoważonej energii
Jeongmin Kim, starszy badacz w dziale nanotechnologii DGIST, stwierdza: „To badanie jest znaczącym osiągnięciem, ponieważ oznacza opracowanie pierwszego w Korei samoładującego się urządzenia do magazynowania energii, łączącego superkondensatory z ogniwami słonecznymi. Wykorzystując materiały kompozytowe na bazie metali przejściowych, pokonaliśmy ograniczenia urządzeń magazynujących energię i zaprezentowaliśmy zrównoważone rozwiązanie energetyczne. Damin Lee, badacz w RLRC na Uniwersytecie Narodowym Kyungpook, stwierdził: „Będziemy kontynuować badania uzupełniające, aby jeszcze bardziej poprawić wydajność urządzenia samoładującego i zwiększyć jego potencjał komercjalizacji”.
Notatki
- RLRC Uniwersytetu Narodowego Kyungpook: wiodące regionalne centrum badawcze ds. inteligentnego systemu energetycznego neutralnego pod względem emisji dwutlenku węgla
Odniesienie: „Projektowanie wysokowydajnych binarnych superkondensatorów na bazie węglanu/wodorotlenku niklu do systemów foto-magazynowania” autorstwa Damina Lee, Nilanki M. Keppetipoli, Dong Hwana Kima, Jong Wooka Roha, Ludmili Cojocaru, Thierry’ego Toupance i Jeongmin Kim, 11 listopada 2024, Energia.
DOI: 10.1016/j.energy.2024.133593
Badania te przeprowadzono przy wsparciu głównych projektów instytucjonalnych DGIST, projektów badaczy na wczesnym etapie kariery oraz regionalnego wiodącego centrum badawczego inteligentnego systemu energetycznego neutralnego pod względem emisji dwutlenku węgla przy Uniwersytecie Narodowym Kyungpook. Wyniki badań opublikowano w prestiżowym czasopiśmie Energia (miejsce wśród najwyższych 3,2% JCR) w grudniu.
