24.08.2016, 05:02
4минуты
Руслан Зораб
1

«Идеальный» накопитель энергии собрали по модели бутерброда

Ученые из Университета штата Пенсильвания создали многослойный нанокомпозитный материал с повышенными теплостойкостью и плотностью энергии по сравнению с биаксиально-ориентированной полипропиленовой пленкой (БОПП). Об этом сообщается в Proceedings of the National Academy of Sciences.

idealenergys

БОПП — двумерная полимерная пленка, которая широко применяется при производстве гибких упаковок для пищевых и непищевых продуктов. Благодаря высокой температуре плавления полипропилена (150 градусов по Цельсию) БОПП также используется как диэлектрик конденсаторов и электроизоляционный материал. Ее недостатком является невозможность увеличить напряженность электрического поля без снижения стабильности и эффективности заряда и разряда.

 

«Полимеры идеально подходят для хранения энергии: они легкие, масштабируемые и обладают высокой электрической прочностью. Но БОПП, которая используется в гибридных автомобилях и электромобилях, неустойчива к рабочей температуре без дополнительной системы охлаждения. Это увеличивает вес транспорта и расходы на обслуживание», — сообщил профессор Кин Ван.

 

В новом исследовании ученые создали новый тип диэлектрика с двумя наружными слоями из нанолистов нитрида бора и одним центральным — из титаната бария. Верхние слои выполняли функцию изолятора и препятствовали инжекции носителя заряда, тогда как центральный отличался высокой диэлектрической проницаемостью. Многослойная структура защищала нанокомпозит от пробивного напряжения — минимального напряжения, при котором происходит пробой изоляции.

 

Материал получил название SSN-x, где x — процент титаната бария в центральном слое. Испытания показали, что при нагревании до 150 градусов по Цельсию SSN-x обладает энергией заряда и разряда, аналогичной рабочему уровню БОПП при 70 градусах по Цельсию. При этом плотность энергии нового диэлектрика оказалась выше, что позволяет производить на его основе более компактные и легкие накопители для нужд транспортной и авиационно-космической промышленности.

 

Кроме того, SSN-x не требует использования дорогостоящего оборудования: помимо прочего, на одном из этапов изготовления БОПП очищенный полипропилен, размещенный на барабане, охлаждается в водяной ванне для формирования пленки. Как отметили авторы, новый материал способен более чем на 30 тысяч циклов непрерывной переполяризации в течение суток без деградации электрофизических характеристик.

 

В ближайшее время исследователи намерены найти инвесторов или партнеров для коммерциализации материала. Ключевой задачей команды будет выяснить, возможно ли производство SSN-x в промышленных масштабах по разумной цене.

11 октября
2минуты
Max Koval

Способные дышать воздухом рыбы-змееголовы распространяются по США, и власти выпустили официальный призыв убивать их при каждой встрече.

11 октября
7 минут
Max Koval

Специальный механизм в зародышевых клетках позволяет «приручить» ретровирусную инфекцию.

11 октября
3минуты
Max Koval

Свою награду он получил в том числе за урегулирование конфликта с Эритреей, а также за вклад в международное сотрудничество и мир.

10 октября
2минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи проанализировали аспекты, влияющие на выбор партнера, на примере бедных и богатых стран.

11 октября
2минуты
Max Koval

Способные дышать воздухом рыбы-змееголовы распространяются по США, и власти выпустили официальный призыв убивать их при каждой встрече.

10 октября
3минуты
Никита Шевцов

Он относится к роду кархародонтозавров и получил название Siamraptor suwati.

10 октября
2минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи проанализировали аспекты, влияющие на выбор партнера, на примере бедных и богатых стран.

11 октября
2минуты
Max Koval

Способные дышать воздухом рыбы-змееголовы распространяются по США, и власти выпустили официальный призыв убивать их при каждой встрече.

10 октября
3минуты
Никита Шевцов

Он относится к роду кархародонтозавров и получил название Siamraptor suwati.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.