Scholar Hub/Chủ đề/#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.
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 nhiên các tấm graphene có xu hướng tái kết hợp và mất đi diện tích bề mặt. El-Kady và cộng sự. (trang 1326; xem bài Quan Điểm của Miller) cho thấy rằng các tấm biến đổi oxit graphite có thể được chuyển đổi bằng phần xạ laser hồng ngoại thành các tấm graphene xốp có tính linh hoạt, bền bỉ và dẫn điện cao.
#Graphene #Electron hóa #Dẫn điện #Bề mặt #Siêu tụ điện #Laser Hồng Ngoại #Khắc laser #Vật liệu xốp #Oxit graphite #Kỹ thuật Laser
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 cách tạo ra một màng lai tự lập đứng và dẫn điện thông qua việc nhúng PPy vào Ti3C2 tầng (l‐Ti3C2, một vật liệu MXene). Dung lượng tăng từ 150 (300) đến 203 mF cm−2 (406 F cm−3). Hơn nữa, khả năng giữ dung lượng gần như 100% được đạt được ngay cả sau 20 000 chu kỳ sạc/xả. Các phân tích cho thấy l‐Ti3C2 ngăn chặn sự xếp chồng dày đặc của PPy một cách hiệu quả, có lợi cho sự thâm nhập của chất điện phân. Hơn nữa, các liên kết mạnh được hình thành giữa các dây PPy và bề mặt của l‐Ti3C2, không chỉ đảm bảo độ dẫn tốt và cung cấp các đường dẫn chính xác cho việc vận chuyển điện tích mà còn cải thiện sự ổn định cấu trúc của các dây PPy. Màng PPy/l‐Ti3C2 tự lập đứng tiếp tục được sử dụng để chế tạo một siêu tụ điện trạng thái rắn siêu mỏng, cho thấy dung lượng xuất sắc (35 mF cm−2), hiệu suất ổn định ở bất kỳ trạng thái uốn và trong 10 000 chu kỳ sạc/xả. Chiến lược mới này cung cấp một cách mới để thiết kế các điện cực dẻo tự lập đứng dựa trên polymer dẫn với hiệu suất điện hóa được cải thiện đáng kể.
#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 nghiên cứu và kỹ thuật. Cho đến nay, có rất ít công trình nghiên cứu được thực hiện về việc tích hợp microsupercapacitors lên chip hoặc các chất nền linh hoạt. Bài đánh giá này cung cấp cái nhìn tổng quan về nghiên cứu liên quan đến microsupercapacitors, với sự nhấn mạnh đặc biệt vào các điện cực dựa trên graphene tiên tiến nhất và các thiết bị rắn trên cả chất nền linh hoạt và cứng. Những ưu điểm, nhược điểm và hiệu suất của microsupercapacitors dựa trên graphene được tóm tắt và các xu hướng mới trong nguyên liệu, quy trình chế tạo và bao bì được xác định.
#siêu tụ điện vi điện hóa #graphene #mật độ công suất #công nghệ tùy chỉnh
Các tác động bảo vệ của dầu dễ bay hơi từ hạt Nigella sativa đối với tổn thương tế bào β ở chuột nghiệp đường do streptozotocin gây ra: một nghiên cứu bằng kính hiển vi quang học và điện tử Dịch bởi AI Journal of Molecular Histology - Tập 40 - Trang 379-385 - 2010
Mục tiêu của nghiên cứu này là đánh giá các tác động bảo vệ có thể có của dầu dễ bay hơi từ hạt Nigella sativa (NS) đối với sự miễn dịch insulin và các thay đổi siêu cấu trúc của tế bào β tụy trong chuột bị tiểu đường do STZ gây ra. STZ được tiêm vào khoang bụng với liều đơn là 50 mg/kg để gây bệnh tiểu đường. Các con chuột trong nhóm điều trị NS được cho uống NS (0,2 ml/kg) một lần mỗi ngày trong 4 tuần, bắt đầu 3 ngày trước khi tiêm STZ. Tính đến nay, chưa có báo cáo nào về các thay đổi siêu cấu trúc của tế bào β tụy trong chuột tiểu đường do STZ gây ra sau khi điều trị bằng NS. Sự thoái hóa tế bào tiểu đảo và sự nhuốm màu miễn dịch insulin yếu được quan sát thấy ở những con chuột mắc tiểu đường do STZ. Sự gia tăng cường độ nhuốm màu cho insulin và việc bảo tồn số lượng tế bào β rõ rệt ở những con chuột diabét được điều trị bằng NS. Tác động bảo vệ của NS trên chuột tiểu đường do STZ thể hiện rõ qua sự gia tăng vừa phải ở các thể tiết thấp hơn có chứa hạt và cũng như sự phá hủy nhẹ với sự mất các mào trong ti thể của tế bào β so với những con chuột chứng. Những phát hiện này gợi ý rằng điều trị bằng NS có tác động bảo vệ điều trị trong bệnh tiểu đường bằng cách giảm thiểu các thay đổi về hình thái học và bảo tồn tính toàn vẹn của tế bào β tụy. Do đó, NS có thể có lợi lâm sàng trong việc bảo vệ tế bào β khỏi stress oxy hóa.
#Nigella sativa #insulin #tế bào β tụy #streptozotocin #chuột tiểu đường #bảo vệ #siêu cấu trúc
Tổng hợp một bước màng thuốc nhuộm methylene blue trên điện cực sợi carbon siêu linh hoạt cho siêu tụ điện Dịch bởi AI Micro and Nano Systems Letters - Tập 9 Số 1 - 2021
Tóm tắtCrisis năng lượng và ô nhiễm môi trường đã trở thành một trong những vấn đề lớn toàn cầu. Trong bối cảnh này, việc tìm kiếm các vật liệu lưu trữ năng lượng mới là những điện cực siêu tụ điện giá rẻ, linh hoạt và có hiệu suất cao đang trở nên cấp thiết. Hơn nữa, việc giảm thiểu lượng thuốc nhuộm hữu cơ ô nhiễm trong nước có ý nghĩa lớn lao. Ở đây, việc tổng hợp màng methylene blue trên sợi carbon thông qua điện hóa một bước và các màng này được ứng dụng cho siêu tụ điện. Hiệu suất cao liên quan đến tính dẫn điện vượt trội, ổn định điện hóa và độ linh hoạt cơ học vượt trội của sợi carbon. Một điện cực linh hoạt mới cho siêu tụ điện đã được chế tạo thành công, cho thấy hiệu suất điện hóa tốt và là một lựa chọn hứa hẹn để giảm thiểu ô nhiễm nước.
Vai trò của hệ thống lưu trữ đến ổn định tần số lưới điện siêu nhỏ độc lậpMicrogrid được xem là giải pháp để tích hợp các nguồn năng lượng phân tán vào lưới điện hiện nay. Tuy nhiên, các nguồn năng lượng tái tạo có công suất đầu ra biến đổi phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và môi trường gây khó khăn trong việc ổn định tần số và điện áp của hệ thống Microgrid độc lập. Do vậy, trong Microgrid cần phải có một nguồn có khả năng điều độ đáp ứng nhánh với các thay đổi của nguồn tái tạo để ổn định hệ thống. Hệ thống lưu trữ là một nguồn đáp ứng yêu cầu đáp ứng nhanh và có khả năng điều độ. Do vậy, bài báo tập trung phân tích, mô hình hóa và đánh giá vai trò của hệ thống lưu trữ trong ổn định tần số Microgrid độc lập. Các kết quả được bằng mô phỏng trên phần mềm Matlab/Simulink.
#Microgrid #hệ thống lưu trữ năng lượng #Pin #Siêu tụ điện #Năng lượng tái tạo
TÁC DỤNG ĐIỀU TRỊ ĐAU THẮT LƯNG DO THOÁI HÓA CỘT SỐNG BẰNG ĐIỆN CHÂM KẾT HỢP SIÊU ÂM ĐIỀU TRỊMục tiêu: Đánh giá tác dụng giảm đau và cải thiện vận động cột sống của điện châm kết hợp siêu âm điều trị trên bệnh nhân đau thắt lưng do thoái hóa cột sống. Đối tượng và phương pháp: 60bệnh nhân tuổi trên 20được chẩn đoán đau thắt lưng do thoái hóa cột sống, không phân biệt giới tính, nghề nghiệp, tình nguyện tham gia nghiên cứu. Nhóm nghiên cứu điều trị bằng điện châm kết hợp siêu âm điều trị, nhóm đối chứng điều trị bằng điện châm đơn thuần.So sánh kết quả trước vàsau điều trị. Kết quả: Điện châm kết hợp siêu âm điều trịcó hiệu quả tốt trong điều trị đau thắt lưng do thoái hóa cột sống, 80% đạt kết quả tốt. Điểm VAS giảm từ 6,32 (điểm) trước điều trị xuống còn 0,70 (điểm) sau điều trị; độ giãn cột sống thắt lưng tăng từ 1,18(cm) trước điều trị lên 3,83 (cm) sau điều trị;tầm vận động cột sống thắt lưng cải thiện tốt hơn có ý nghĩa so với trước điều trị và tốt hơn so với nhóm đối chứng. Kết luận: Điện châm kết hợp siêu âm điều trịhiệu quả tốt trong điều trị đau thắt lưng do thoái hóa cột sống.
#Điện châm #siêu âm điều trị #thoái hóa cột sống thắt lưng
Ảnh hưởng của các phonon bị giới hạn đến hệ số hấp thụ phi tuyến của sóng điện từ mạnh bởi các electron bị giới hạn trong các siêu mạng thành phần Dịch bởi AI Tóm tắt. Ảnh hưởng của các phonon bị giới hạn đến hệ số hấp thụ phi tuyến (NAC) của một sóng điện từ mạnh (EMW) bởi các electron bị giới hạn trong các siêu mạng thành phần được nghiên cứu lý thuyết bằng cách sử dụng phương trình vận chuyển lượng tử cho electron. Sự phụ thuộc của NAC vào năng lượng (E), biên độ (Eo) của sóng điện từ mạnh bên ngoài, nhiệt độ (T) của hệ thống và chu kỳ (dA) của các siêu mạng thành phần được thu thập trong cả hai trường hợp là phonon bị giới hạn và không bị giới hạn. Hai trường hợp cho sự hấp thụ: gần ngưỡng hấp thụ và xa khỏi ngưỡng hấp thụ (E_optical và E_average lần lượt là năng lượng của phonon quang học và năng lượng trung bình của các electron) đã được xem xét. Các biểu thức phân tích được tính toán số và biểu đồ hóa, thảo luận cho một ví dụ cụ thể của các siêu mạng thành phần GaAs-Al0.3Ga0.7As. Có nhiều đỉnh cộng hưởng hơn xuất hiện và giá trị của NAC lớn hơn rất nhiều so với trường hợp các phonon không bị giới hạn.
#hệ số hấp thụ phi tuyến #sóng điện từ mạnh #phonon bị giới hạn #siêu mạng thành phần #nghiên cứu lý thuyết
Synthesis of composite TiO2/CNTs via sol-gel route as electrode materials for supercapacitorsSupercapacitor is considered as a promising energy storage devices because supercapacitors can provide higher power densities than lithium-ion batteries. Besides traditional carbon materials, the development of metal oxide composite materials with carbon is considered a new direction to improve the weaknesses of current supercapacitors. The metal oxide composite nanomaterial not only offers high charge storage capacity, but also improves the discharge efficiency and life cycle of the supercapacitor. In this study, TiO2/CNTs nanocomposite materials (with CNTs ratio of 0.5% and 1%, respectively) were synthesized by sol-gel route and considered as electrode materials for supercapacitor. The composite materials were investigated by structural and morphological analysis methods, which showed the addition of CNTs did not change the original material structure; besides, the presence of CNTs improve the porous structure of TiO2 to support the penetration of the electrolyte. Cyclic voltammetry results showed the efficiency of CNTs addition through the increase of specific capacitance from 171 F/g (K0 sample) to 205 F/g (K1 sample). The EIS spectrum also shows the role of CNTs in the composite when reducing the internal resistance as well as the charge transfer resistance in the high frequency region. The galvanostatis cycling performance showed that K1 (with 1% CNTs) had the highest capacitance, reaching 128 F/g and remained stable after 2000 cycles at a current density of 1 A/g in the region potential 0-1.8 V.
#composite TiO2/CNTs; siêu tụ điện hoá; giả điện dung; phổ tổng trở điện hoá
