Представьте, что ваш телефон или ноутбук можно было бы зарядить за минуту, а электромобиль полностью заправить за 10 минут. Пока это звучит как фантастика, но новое исследование от ученых из CU Boulder может однажды сделать это возможным.
Недавно в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences команда исследователей под руководством Анкура Гупты выяснила, как маленькие заряженные частицы, известные как ионы, движутся внутри сложной сети микроскопических пор. Это открытие может привести к созданию более эффективных устройств для хранения энергии, таких как суперконденсаторы, поясняет Гупта, доцент кафедры химической и биологической инженерии.
Хотя в химической инженерии есть методы для анализа течения в пористых материалах, таких как нефть и фильтрация воды, они не всегда применяются в системах хранения энергии. Гупта и его команда хотят это изменить.
Это открытие может иметь значительное влияние не только на зарядку электромобилей и гаджетов, но и на энергетические системы. В условиях колебаний спроса на электроэнергию важно эффективно сохранять энергию, чтобы избежать потерь и быстро доставлять её в нужные моменты.
Суперконденсаторы, которые работают на основе накопления ионов в порах, обладают рядом преимуществ, таких как быстрая зарядка и долговечность по сравнению с традиционными батареями.
Исследование также пересматривает устоявшиеся принципы, такие как закон Кирхгофа, который с 1845 года описывал движение тока в электрических цепях. Оказалось, что ионы, в отличие от электронов, движутся не только под действием электрических полей, но и за счет диффузии, что изменяет представления о том, как они ведут себя в пересечениях пор.
До этого исследования ученые описывали движение ионов лишь в одиночных порах, но теперь можно смоделировать и предсказать их движение в сложных сетях пор за считанные минуты.