Лауреат Нобелевской премии по химии создает устройства хранения энергии нового поколения

Новый тип полисульфатного соединения может быть использован для изготовления полимерных пленочных конденсаторов, которые сохраняют и разряжают электрическую энергию высокой плотности, выдерживая при этом тепловые и электрические поля, выходящие за пределы существующих полимерных пленочных конденсаторов.

Лауреат Нобелевской премии по химии создает устройства хранения энергии нового поколения

Растущий запрос общества на высоковольтные электротехнологии, включая импульсные энергосистемы, электрифицированные автомобили и самолеты, а также возобновляемые источники энергии, требует новых конденсаторов следующего поколения. Научные исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли и Scripps Research создали новый полимерный конденсатор, способный обрабатывать рекордные энергетические объемы в экстремальных условиях. Этот новый материал основан на химической реакции следующего поколения, за которую ученые получили Нобелевскую премию по химии в 2022 году.

Полимерные пленочные конденсаторы — это электрические компоненты, которые могут хранить и выделять энергию в электрических полях, используя тонкий слой пластика в качестве диэлектрического материала. Они составляют около половины мирового рынка высоковольтных конденсаторов и обладают такими преимуществами, как легкий вес, низкая стоимость и надежность при многократном использовании. Однако с повышением температуры и напряжения производительность современных полимерных пленочных конденсаторов снижается. Создание новых материалов с улучшенной устойчивостью к теплу и электрическим полям становится ключевой задачей.

Лауреат Нобелевской премии по химии создает устройства хранения энергии нового поколения

Источник: Berkeley Lab.

Полисульфаты с отличными термическими свойствами отливаются в гибкие отдельно стоящие пленки. Высокотемпературные высоковольтные конденсаторы на основе таких пленок демонстрируют современные свойства накопления энергии при температуре 150 градусов Цельсия.

Этот новый полимерный конденсатор должен не только оставаться стабильным при высоких температурах, но и быть прочным диэлектрическим материалом, то есть сохранять свои изоляционные свойства при высоких напряжениях. Существует несколько материалов, обладающих либо термической стабильностью, либо диэлектрической прочностью, но не оба сразу. Эта проблема решается с использованием новой химической реакции, названной реакцией обмена серы и фтора (SuFEx). Эта реакция была разработана несколько лет назад и позволяет создавать полимеры с уникальными свойствами.

Сотрудничество между исследователями из Молекулярного литейного завода и Scripps Research позволило разработать новый полимерный материал. Они использовали простую и эффективную химическую реакцию, которая позволяет создавать длинные полимерные цепочки сульфата. Эта реакция была первоначально разработана К. Барри Шарплессом, лауреатом Нобелевской премии по химии, и другими исследователями. Эти новые полимеры обладают уникальными свойствами, обеспечивающими баланс между электрическими, термическими и механическими характеристиками.

Эти новые полисульфатные материалы представляют собой потенциальных претендентов на звание современных диэлектриков. После решения проблем в процессе масштабного производства тонкопленочных материалов, они могут существенно улучшить эффективность энергопотребления в интегрированных энергетических системах, таких как электромобили, и повысить надежность их работы.

Читайте также

Китайский исследователь с помощью ChatGPT решил математическую задачу, над которой бились более 20 лет

Китайский исследователь с помощью ChatGPT решил математическую задачу, над которой бились более 20 лет

Мужчина спрятал инструкции для ИИ в судебных документах и получил запрет на электронную подачу

Мужчина спрятал инструкции для ИИ в судебных документах и получил запрет на электронную подачу

США и Япония хотят добывать редкоземельные металлы на глубине 6 км

США и Япония хотят добывать редкоземельные металлы на глубине 6 км

В России создали искусственное ухо с помощью гибридной 3D-биопечати

В России создали искусственное ухо с помощью гибридной 3D-биопечати

В Китае создали простую роборуку BioflexBot, которая оказалась гибче человеческой

В Китае создали простую роборуку BioflexBot, которая оказалась гибче человеческой

ИИ помог найти опасную уязвимость Zoom всего за 20 запросов

ИИ помог найти опасную уязвимость Zoom всего за 20 запросов

Цифровые двойники помогут наделить вагон-термос беспрецедентными свойствами

Цифровые двойники помогут наделить вагон-термос беспрецедентными свойствами

В МАИ научили дроны видеть препятствия и думать самостоятельно

В МАИ научили дроны видеть препятствия и думать самостоятельно

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

Падение ступени Falcon 9 на Луну подняло вопрос о космическом мусоре

Падение ступени Falcon 9 на Луну подняло вопрос о космическом мусоре

Спутник CosmoCube размером с чемодан заглянет в «темные века» Вселенной

Спутник CosmoCube размером с чемодан заглянет в «темные века» Вселенной

В России созданы планарные ионные ловушки для квантовых компьютеров

В России созданы планарные ионные ловушки для квантовых компьютеров

Рождение сверхпрочных материалов: как нанопокрытия обманывают физику разрушения

Рождение сверхпрочных материалов: как нанопокрытия обманывают физику разрушения