韩国科学家研发出能量密度达 35.5 瓦时/千克的光伏供电超级电容器

文摘   2025-01-10 11:30   陕西  

韩国科学家制造出一种太阳能充电装置,据报道其功率密度可达 2555.6 瓦/千克,能量效率为 63%。该系统采用镍基化合物来提升电极的电化学性能。

据报道,韩国大邱庆北科学技术研究所(DGIST)的研究人员开发出了一种法拉第超级电容器,由于过渡金属基电极材料,该电容器可以实现高能量和功率密度。为了制造这些电极,科学家们使用了一种镍基碳酸盐和氢氧化物复合材料,据说这种材料可以优化它们的导电性和稳定性。

他们最初测试了过渡金属离子,如锰(Mn)、一氧化碳(Co)、铜(Cu)、铁(Fe)和锌(Zn),发现电极的最佳纳米结构取决于所使用的过渡金属。他们解释说:“根据过渡金属的选择,获得了具有最佳电化学性能的电极。”他们指出,在合成的二元金属化合物中,由Ni, Co,氢氧化物(OH)制成的化合物提供了最佳性能,在5000次循环后容量保持率为87.1%。

所述系统包括太阳能电池、集流板、衬垫、所述电极、纤维素纸层和第二集流板。它还包括一个石墨烯层作为阳极。在电流密度为2 A/g和15 A/g时,系统的能量密度分别为35.5 Wh/kg和13.6 Wh/kg,功率密度分别为2,555.6 W/kg和1,2262.5 W/kg。在照明强度为10毫瓦平方厘米的情况下,它还实现了63%的能源效率和5.17%的总效率。

据研究人员介绍,该设备的功率密度明显高于同类设备,通常不超过1,000 W/kg。他们解释说:“该系统展示了快速释放更高功率的能力,甚至可以为大功率设备提供即时能源。”“此外,在反复充放电循环中,性能表现出最小的下降,证实了该设备的长期可用性。”展望未来,他们的目标是实现高性能超级电容器,并推动面向未来的研究工作。他们表示:“将继续进行后续研究,以进一步提高自充电设备的效率,并增强其商业化的潜力。”

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