Siêu tụ điện là gì? Các công bố khoa học về Siêu tụ điện

Siêu tụ điện, hay tụ điện điện dung kép, nổi bật với khả năng lưu trữ năng lượng vượt trội so với tụ điện thông thường, nhờ vào hiệu ứng điện dung kép. Cấu tạo gồm hai điện cực trong chất điện phân, siêu tụ điện cho phép lưu trữ năng lượng cao nhờ sự tích tụ ion trên bề mặt điện cực carbon hoặc vật liệu mới như graphene. Chất điện phân hữu cơ giúp tăng điện áp hoạt động. Ứng dụng phổ biến của chúng xuất hiện trong điện tử tiêu dùng, xe điện nhờ thời gian sạc nhanh và tuổi thọ cao, mặc dù mật độ năng lượng thấp và chi phí sản xuất cao là hạn chế. Tiềm năng công nghệ này trong tương lai rất lớn.

Giới thiệu về Siêu Tụ Điện

Siêu tụ điện, còn được gọi là tụ điện điện dung kép (EDLC), tụ điện siêu dung, hay tụ điện hấp thụ có điện cực kép, là một loại linh kiện điện tử có khả năng lưu trữ năng lượng lớn hơn nhiều so với tụ điện thông thường. Nó thực hiện điều này bằng cách khai thác hiệu ứng điện dung kép và các hiện tượng khác ở mức độ bề mặt.

Cấu Tạo và Nguyên Lý Hoạt Động

Siêu tụ điện bao gồm hai điện cực được ngâm trong một chất điện phân. Khi có điện áp áp dụng lên các điện cực, ion trong chất điện phân tích tụ trên bề mặt của các điện cực, tạo thành một lớp điện kép. Hiện tượng này làm gia tăng đáng kể điện dung, cho phép siêu tụ điện lưu trữ nhiều năng lượng hơn so với các tụ điện truyền thống.

Điện Cực

Điện cực thường được làm từ carbon hoạt tính do có diện tích bề mặt lớn, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tích tụ ion. Một số nghiên cứu còn phát triển các vật liệu mới như graphene để cải thiện khả năng lưu trữ.

Chất Điện Phân

Chất điện phân có thể là môi trường nước hoặc môi trường hữu cơ, và ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu năng của siêu tụ điện. Chất điện phân hữu cơ thường cho phép điện áp hoạt động cao hơn, dẫn đến mật độ năng lượng lớn hơn.

Ứng Dụng của Siêu Tụ Điện

Siêu tụ điện được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhờ khả năng sạc và phóng điện cực nhanh, cũng như tuổi thọ dài.

Điện Tử Tiêu Dùng

Trong các thiết bị điện tử tiêu dùng, siêu tụ điện được sử dụng để cung cấp nguồn điện tạm thời, hỗ trợ khi cần dòng điện cao như trong máy ảnh hoặc điện thoại di động.

Động Cơ Điện và Xe Điện

Siêu tụ điện đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống xử lý năng lượng tái sinh, tối ưu hóa hoạt động của xe điện bằng cách hỗ trợ quá trình tăng tốc và thu hồi năng lượng khi phanh.

Ưu Điểm và Hạn Chế

Siêu tụ điện có một số ưu điểm nổi bật, bao gồm thời gian sạc nhanh, tuổi thọ cao, khả năng hoạt động tốt trong một dải nhiệt độ rộng, và ít bị ảnh hưởng bởi tuổi thọ sử dụng.

Ưu Điểm

  • Sạc Nhanh: Khả năng sạc đầy trong vòng vài giây đến vài phút.
  • Tuổi Thọ Cao: Có thể chịu hàng triệu chu kỳ sạc/xả mà không hỏng hóc.
  • Môi Trường Hoạt Động Linh Hoạt: Hoạt động hiệu quả trong nhiều điều kiện nhiệt độ khác nhau.

Hạn Chế

  • Mật Độ Năng Lượng Thấp: Không thể lưu trữ năng lượng nhiều như pin hóa học.
  • Chi Phí Sản Xuất Cao: Giá thành cao do yêu cầu vật liệu và kỹ thuật sản xuất phức tạp.

Kết Luận

Siêu tụ điện là một công nghệ đang ngày càng phổ biến nhờ khả năng cung cấp năng lượng mạnh mẽ và bền bỉ. Tuy nhiên, để thay thế hoàn toàn các loại pin truyền thống, cần có sự tiến bộ đáng kể trong việc tăng mật độ năng lượng. Trong tương lai, với sự phát triển của công nghệ và vật liệu mới, siêu tụ điện hứa hẹn sẽ đóng vai trò quan trọng hơn nữa trong các ứng dụng lưu trữ năng lượng.

Các bài báo, nghiên cứu, công bố khoa học về chủ đề siêu tụ điện:

Siêu tụ điện dựa trên carbon được sản xuất từ việc kích hoạt graphene Dịch bởi AI
American Association for the Advancement of Science (AAAS) - Tập 332 Số 6037 - Trang 1537-1541 - 2011
Graphit oxit được cắt tỉa bằng vi sóng đã được kích hoạt kết hợp với dung dịch ion có thể được sử dụng để chế tạo tụ điện hiệu suất cao.
Sự Khắc Laser của Tụ Điện Dựa Trên Graphene Linh Hoạt và Hiệu Suất Cao Dịch bởi AI
American Association for the Advancement of Science (AAAS) - Tập 335 Số 6074 - Trang 1326-1330 - 2012
Lộ Trình Hồng Ngoại đến Điện Cực Graphene Cuộn điện hóa có thể cung cấp một lượng lớn năng lượng một cách nhanh chóng, nhưng có giới hạn về lưu trữ năng lượng do chỉ có các vùng bề mặt của các điện cực mới có thể lưu trữ điện tích. Graphene đại diện cho một lựa chọn thay thế cho các điện cực than hoạt tính nhờ vào độ dẫn điện và diện tích bề mặt cao của nó, tuy nhi...... hiện toàn bộ
#Graphene #Electron hóa #Dẫn điện #Bề mặt #Siêu tụ điện #Laser Hồng Ngoại #Khắc laser #Vật liệu xốp #Oxit graphite #Kỹ thuật Laser
Những Tiến Bộ Gần Đây Trong Thiết Kế Và Chế Tạo Siêu Tụ Điện Hóa Học Có Mật Độ Năng Lượng Cao Dịch bởi AI
Advanced Energy Materials - Tập 4 Số 4 - 2014
Trong những năm gần đây, nhiều nỗ lực nghiên cứu đã được thực hiện nhằm tăng cường mật độ năng lượng của siêu tụ điện mà không làm giảm khả năng cung cấp công suất cao, để đạt được các mức giống như trong pin và giảm chi phí sản xuất. Để làm được điều này, hai vấn đề quan trọng cần được giải quyết: đầu tiên, cần phát triển các phương pháp thiết kế vật liệu điện cực hiệu suất cao cho siêu t...... hiện toàn bộ
Siêu tụ điện đối xứng tiên tiến dựa trên điện cực Ni(OH)2/Graphene và Graphene xốp với mật độ năng lượng cao Dịch bởi AI
Advanced Functional Materials - Tập 22 Số 12 - Trang 2632-2641 - 2012
Tóm tắtNickel hydroxide dạng hoa phân cấp trang trí trên các tấm graphene đã được chuẩn bị bằng phương pháp hỗ trợ vi sóng đơn giản và tiết kiệm chi phí. Để đạt được mật độ năng lượng và công suất cao, một siêu tụ điện đối xứng áp lực cao đã được chế tạo thành công bằng cách sử dụng Ni(OH)2/graphene và graphene xốp làm điện cực dương và âm, tươ...... hiện toàn bộ
Siêu tụ điện không đối xứng dựa trên graphene/MnO2 và điện cực nanofiber carbon hoạt hóa với mật độ công suất và năng lượng cao Dịch bởi AI
Advanced Functional Materials - Tập 21 Số 12 - Trang 2366-2375 - 2011
Tóm tắtSiêu tụ điện không đối xứng với mật độ năng lượng cao đã được phát triển thành công bằng cách sử dụng hợp chất graphene/MnO2 làm điện cực dương và sợi nano carbon hoạt hóa (ACN) làm điện cực âm trong dung dịch điện phân Na2SO4 trung hòa. Nhờ vào khả năng tích trữ điện cao và hiệu suất tuyệt vời c...... hiện toàn bộ
Siêu tụ điện hoàn toàn làm từ gỗ, có độ xoắn thấp, dựa trên nước, phân hủy sinh học với điện dung siêu cao Dịch bởi AI
Energy and Environmental Science - Tập 10 Số 2 - Trang 538-545

Các vật liệu tự nhiên dựa trên gỗ được sử dụng trực tiếp để chế tạo siêu tụ điện cấu trúc hoàn toàn bằng gỗ, siêu dày với điện dung và mật độ năng lượng siêu cao.

Hydrogel dẫn điện polypyrrole cấu trúc nano dùng làm điện cực siêu tụ điện mềm dẻo, hiệu năng cao Dịch bởi AI
Journal of Materials Chemistry A - Tập 2 Số 17 - Trang 6086-6091

Một hydrogel dẫn điện trên cơ sở polypyrrole xốp với cấu trúc có thể điều chỉnh bằng phương pháp hóa học và đặc tính điện hóa đã được phát triển để ứng dụng cho các siêu tụ điện trạng thái rắn có tính linh hoạt cao.

#nanostructured hydrogels #polypyrrole #flexible supercapacitors #conductive materials #electrochemical tunability
Điện Cực Tụ Điện Siêu Tăng Tính Dẻo Và Hiệu Suất Được Cải Thiện Nhờ Kết Hợp Chuỗi Polypyrrole Với Vật Liệu MXene Dịch bởi AI
Advanced Energy Materials - Tập 6 Số 21 - 2016
Mặc dù polypyrrole (PPy) được sử dụng rộng rãi trong tụ điện siêu dẻo linh hoạt nhờ vào tính hoạt động điện hóa cao và độ dẻo nội tại, nhưng dung lượng hạn chế và độ ổn định chu kỳ của màng PPy tự lập đứng làm giảm đáng kể tính thực tiễn của chúng trong các ứng dụng thực tế. Trong nghiên cứu này, chúng tôi báo cáo một tiếp cận mới để tăng cường dung lượng và độ ổn định chu kỳ của PPy bằng ...... hiện toàn bộ
#polypyrrole #MXene #vật liệu dẫn điện #siêu tụ điện linh hoạt #dung lượng điện hóa
Đánh giá các siêu tụ điện vi điện hóa dựa trên graphene Dịch bởi AI
Electroanalysis - Tập 26 Số 1 - Trang 30-51 - 2014
Tóm tắtSự phát triển nhanh chóng của các thiết bị điện tử thu nhỏ đã dẫn đến nhu cầu ngày càng tăng về các nguồn năng lượng vi tích điện có thể sạc lại với hiệu suất cao. Trong số các nguồn khác nhau, siêu tụ điện vi điện hóa hoặc microsupercapacitors cung cấp mật độ công suất cao hơn so với các dạng tương ứng và đang thu hút sự quan tâm ngày càng tăng từ cộng đồng...... hiện toàn bộ
#siêu tụ điện vi điện hóa #graphene #mật độ công suất #công nghệ tùy chỉnh
Cấu trúc Nanodendrite Fractal (NixCo1−x)9Se8 với Bề mặt Rất Nhiều Mở Cho Siêu tụ điện Rắn, Đeo được Dịch bởi AI
Advanced Energy Materials - Tập 8 Số 26 - 2018
Tóm tắtCấu trúc nano phân tầng với bề mặt hoạt động rất mở cho siêu tụ điện pseudocapacitor hiệu suất cao đã thu hút được sự chú ý đáng kể. Trong nghiên cứu này, chúng tôi phát triển một quy trình tăng trưởng một bước của chuỗi dung dịch rắn (NixCo1−x... hiện toàn bộ
Tổng số: 163   
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 10