Põhja-Carolina Osariigi Ülikooli teadlased avastasid viisi, mille abil PVDF nimeline polümeer võimaldab kondensaatoritel salvestada ja vabastada suures koguses energiat väga kiiresti. Antud avastus võib viia võimsamate ja kiiremate elektriautode valmistamiseni.
Uut tüüpi kondensaatorid võivad viia võimsamate ja efektiivsemate elektriautode väljatöötamiseni. Pilt: iStockphoto
Kondensaatorid on akudega väga sarnased, sest nad salvestavad ja vabastavad energiat. Kondensaatorid kasutavad energia salvestamiseks keemiliste reaktsioonide asemel aga eraldatud laengukandjaid. Laetud osakesed võimaldavad energial väga kiiresti salvestuda ja vabaneda. Kujutage ette elektriautot, mis suudab kiirendada nullist sajani sama kiiresti kui bensiiniauto. Hetkel pole olemas akusid, mis suudaksid sellist kiirendust anda, sest energia vabastamine neis on liiga aeglane. Kondensaatorid peaksid selle töö jaoks aga ideaalsed olema – kui need sisaldavad õiget materjali, kirjutab ScienceDaily.com.
Füüsik Dr. Vivek Ranjan avastas veidi aega tagasi, et kondensaatorid, mis sisaldasid polümeeri nimega polüvinülideenfluoriid ehk PVDF ning teist polümeeri nimega CTFE, suutsid salvestada enam kui seitse korda rohkem energiat kui olemasolevad seadmed.
,,Me teadsime, et sellest materjalist saab teha efektiivseid kondensaatoreid, kuid me tahtsime ka mõista selle mehhanismi olemust,” selgitas Ranjan.
Selle teada saamiseks sooritasid teadlased arvutisimulatsioone, et näha, kuidas polümeeri sisene aatomstruktuur välise elektrivälja rakendamisel muutus. Leiti, et elektriväli põhjustab polümeeri aatomite polariseerumist, võimaldades kondensaatoril kiiresti energiat salvestada ja vabastada. Lisaks osutus, et kui elektrivälja rakendati PVDF segule, siis osalesid aatomid justkui sünkroniseeritud tantsus, muutudes samaaegselt mittepolaarsest olekust polaarsesse, vajades selleks väga väikest laengut.
,,Tavaliselt, kui materjalid polaarsest olekust mittepolaarsesse üle lähevad, siis toimub see ahelreaktsioonina,” selgitas Ranjan. ,,Efektiivse kondensaatori valmistamise vaatepunktist ei tööta seda tüüpi liikumine hästi – see nõuab suures koguses energiat, et panna aatomid oma faasi muutma, ning kokkuvõttes ei saada palju rohkem energiat kui seda süsteemi sisse pandi.”
,,PVDF segu puhul muudavad kõik aatomid oma olekut korraga, mis tähendab seda, et süsteemist saadakse suures koguses energiat võrreldes sellega, palju seda sinna alguses sisse pannakse. Loodetavasti viivad need uued teadmised meid lähemale selliste kondensaatorite loomiseni, mille abil saaks valmistada elektriautosid, mis suudaksid kiirendada sarnaselt bensiinimootoriga sõidukitega.”
Teadusartikkel: “Electric Field Induced Phase Transitions in Polymers: A Novel Mechanism for High Speed Energy Storage“
Leave a Reply