Inovația unui supercondensator de plastic, care stochează de zece ori mai multă energie și rezistă la peste 70.000 de cicluri de încărcare, promite să revoluționeze tehnologia vehiculelor electrice și hibride. În plus, ar putea juca un rol esențial și în stocarea energiei regenerabile.
O echipă de ingineri de la Universitatea UCLA din California a realizat un supercondensator din plastic cu performanțe remarcabile, capabil să stocheze de zece ori mai multă energie decât modelele anterioare, păstrând un randament de 100%.
Acesta ar putea juca un rol important în înlocuirea parțială a bateriilor electrice sau în suplinirea acestora, având aplicații atât în vehiculele electrice și hibride, cât și în rețelele electrice care gestionează energia regenerabilă.
Cum funcționează supercondensatorii
Supercondensatorii sunt dispozitive care stochează electricitatea și o eliberează rapid, fără pierderi semnificative.
Spre deosebire de baterii, care stochează energie prin reacții chimice, supercondensatorii stochează sarcina electrică pe suprafața lor, ceea ce le permite să furnizeze energie rapid, într-un timp scurt.
Deși până acum supercondensatorii aveau capacități de stocare mici, avantajul lor major era capacitatea de a livra o putere uriașă pe termen scurt.
Aceste caracteristici le-au permis să fie folosite în competiții, cum ar fi în sistemul KERS din Formula 1, dar și în unele automobile electrice și hibride pentru a oferi un boost de energie.
Inovația echipei UCLA
Până acum, supercondensatorii din plastic erau realizați folosind materialul PEDOT [material plastic conductiv folosit în electronică datorită proprietăților sale de conducere a electricității, n.red.], care avea o conductivitate bună, dar capacitățile de stocare erau limitate de suprafața materialului și de conductivitatea relativ scăzută.
În schimb, inginerii de la UCLA au modificat PEDOT pentru a-i crește semnificativ suprafața de stocare.
Acest lucru a fost realizat printr-un proces de creștere controlată a nanofibrelor, care au o textură similară pufului de blană.
Astfel, au reușit să obțină o suprafață de stocare mult mai mare decât în cazul unui material tradițional de PEDOT.
În plus, au adăugat oxid de grafen și clorură de fier în procesul de producție, ceea ce a îmbunătățit conductivitatea materialului și a sporit performanțele supercondensatorului.
Acesta poate suporta peste 70.000 de cicluri de încărcare și descărcare și oferă o conductivitate de 100 de ori mai mare decât supercondensatorii din plastic tradiționali.
Aplicații în vehicule electrice și hibride
Noul supercondensator ar putea fi folosit ca parte a unui sistem de stocare a energiei într-un vehicul electric sau hibrid.
Acesta ar putea funcționa alături de o baterie principală mai mare, dar și o baterie auxiliară bazată pe supercondensator, care ar ajuta la regenerarea energiei mai eficient și ar furniza o putere imensă în momentele când este necesar.
În acest fel, vehiculele ar beneficia de o performanță mai mare, având o capacitate de livrare instantanee a energiei, iar supercondensatorul ar rezista mult mai bine în timp comparativ cu bateriile clasice.
Datorită durabilității sale ridicate la încărcări și descărcări repetate, noul supercondensator ar putea înlocui bateriile de dimensiuni reduse utilizate în mașinile hibride, ba chiar și unele baterii mai mari din vehiculele electrice.
Singurul dezavantaj, specific tuturor condensatoarelor, este că se descarcă treptat atunci când nu sunt utilizate pentru o perioadă mai lungă.
Utilizare în rețelele electrice
În afacerea stocării energiei pentru vehicule, supercondensatorul din plastic ar putea avea aplicații importante și în rețelele electrice, mai ales în gestionarea energiei regenerabile.
Energia produsă de surse regenerabile, cum ar fi vântul sau soarele, poate fi instabilă și variabilă, iar supercondensatoarele ar putea ajuta la stabilizarea tensiunii și la asigurarea unui tampon în fața fluctuațiilor de putere.
Cu o capacitate de stocare mai mare, aceste supercondensatoare ar putea sprijini o integrare mai bună a energiei regenerabile în rețelele electrice, asigurând o funcționare mai eficientă și rezilientă a infrastructurii.
Beneficii pentru mediu și avantajele economice
Producția de baterii pentru mașinile electrice implică extragerea unor resurse naturale rare și procesarea materialelor, un proces adesea dăunător mediului.
Înlocuirea sau suplinirea acestora cu supercondensatori ar putea reduce cerințele de minerale rare și ar ajuta la reducerea impactului negativ al producției de baterii.
Totodată, având în vedere durabilitatea crescută, aceștia ar putea reduce cantitatea de deșeuri generate de bateriile uzate.
Ceea ce face această descoperire cu adevărat importantă este potențialul său de a influența industria mașinilor electrice.
În mod tradițional, vehiculele electrice se bazează pe baterii de litiu-ion, care stochează o cantitate semnificativă de energie, dar au și limitări, cum ar fi timpul de încărcare lung și riscurile legate de degradarea acestora pe termen lung.
Acest sistem ar putea extinde durata de viață a bateriilor, diminuând necesitatea bateriilor pe bază de litiu, care sunt scumpe și au un impact negativ asupra mediului, reducând astfel costurile și îmbunătățind performanța vehiculului.
Descoperirea este rezultatul cercetărilor realizate de o echipă de ingineri conduși de profesorul Richard Kaner, alături de Dr. Maher El-Kady și Dr. Musibau Francis Jimoh, toți din cadrul UCLA.
Kaner a fost influențat în cariera sa de renumitul Alan Heeger, laureat al premiului Nobel pentru descoperirile sale în domeniul polimerilor semiconductori și al supercondensatoarelor din plastic.
Astfel, descoperirea actuală reprezintă o continuare naturală a cercetărilor în domeniu și ar putea să aibă un impact semnificativ asupra tehnologiilor de stocare a energiei, atât pentru vehiculele electrice, cât și pentru rețelele electrice ce integrează surse de energie regenerabilă.
#stocareenergie #vehiculeelectrice #inovatietehnologica #supercondensatordeplastic #eficientaenergetica #energystorage #innovation #electriccartech #energyefficiency
