Напредъкът на възобновяемата енергия и електрическите превозни средства стимулира учените да търсят различни начини за решаване на проблема с ефективното съхранение на енергия, което е ключът към по-широкото прилагане на зелените енергийни технологии.
Повечето изследвания се фокусират върху батериите - как да направят литиево-йонните батерии по-безопасни и по-ефективни или как други, по-евтини елементи, могат да се използват в батерии.
Повечето предишни изследвания се фокусират върху съхранението чрез химикали и електрохимичните реакции в батериите.
Сега изследователи от Австралийския технологичен университет в Куинсланд (QUT) предлагат дизайн, основан на механичните свойства на наноструктурите на диамантите, които потенциално биха могли да бъдат използвани в устройства за механично съхранение на енергия, включително батерии, биомедицински сензорни системи и други, които да бъдат прилагани в роботиката и електроника.
Наноструктурите на диамантите имат механичния потенциал да съхраняват и освобождават енергия, когато се опъват или усукват. Тези снопове с диамантени нанонишки се състоят от едномерни въглеродни нишки.
"Подобно на компресирана намотка или детска играчка за навиване, енергията може да бъде освободена, когато усуканият сноп се разплита", коментира д-р Хайфей Джан от QUT.
Джан и неговите колеги са открили, че диамантените снопове имат висока енергийна плътност, която се определя на база колко енергия съдържа една система в сравнение с нейната маса. Екипът сега продължава успешно да моделира възможностите за механично съхранение и освобождаване на енергия.
Моделът е само първа стъпка в изследването на екипа за потенциала на механичното съхранение на енергия в сравнение с електрохимичното такова. Сега учените планират да проектират експериментална механична енергийна наносистема като доказателство за концепцията. Очаква се те да постигнах успех в начинанието си, но това ще отнеме поне две-три години.
Въпреки факта, че изследванията на диамантените нанонишки са в много ранен стадий, първоначалните експерименти показват обещаващи резултати. В сравнение с литиево-йонните батерии, диамантеният сноп има до три пъти по-голяма енергийна плътност, обясняват учените.
Високата енергийна плътност и ниското тегло на използваните материали биха могли да бъдат основен пробив при решаването на въпроса как да се опакова висок енергиен потенциал в лека система за съхраняване.
Поради ниското си тегло, диамантените нанонишки могат да намерят приложение и в аерокосмическата електроника. Поради механичния, а не електрохимичния характер на потенциала си за съхранение на енергия, диаментените снопове могат да бъдат използвани за имплантирани биомедицински сензорни системи, които наблюдават сърдечните и мозъчните функции на хората. А за батериите механичният характер за съхранение би бил по-безопасен от електрохимичните реакции в литиево-йонните батерии.
"За разлика от химическото съхранение, като например литиево-йонните батерии, които използват електрохимични реакции за съхранение и освобождаване на енергия, самата механична енергийна система би носила много по-малък риск", казва д-р Джан.
Докато литиево-йонните батерии в момента са най-популярното и широко използвано решение за съхранение на енергия, бъдещето може да се крие в наноструктурите, използващи именно механични, а не химически енергийни сили.
Според Националната лаборатория за възобновяема енергия (NREL) на Министерството на енергетиката на САЩ постоянно намаляващите разходи за наличните възобновяеми технологии предизвикват голям интерес към съхраняването на енергия и различните решения за подобряване на системите за това.
USD
CHF
EUR
GBP
