UCSD開發出高結構強度之超級電容器,可望適用做為蓄電結構材料

 

刊登日期:2023/11/10
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美國加州大學聖地牙哥分校(UCSD)透過採用碳纖維、導電性高分子等的新型組合,開發了一項兼具結構強度與儲能能力之結構超級電容器(Structural Supercapacitor)。

一般的超級電容器在儲存電力方面非常出色,但目前仍缺乏做為結構元件所需的機械強度,因此可支援機械負載且能儲存電能的單一元件開發是長久以來的挑戰。有鑑於此,UCSD利用可增加結構強度的碳纖維製作電極,並塗佈了以導電性高分子與還原氧化石墨烯構成的特殊混合物,以促進離子傳輸與儲能能力。固體電解質為環氧樹脂與聚環氧乙烷(導電性高分子)的混合物,環氧樹脂發揮了結構支撐機能,聚環氧乙烷則在整體電解質中形成孔隙網絡,促進了離子的移動。於此之際,電極附近的電解質區域含有高濃度聚環氧乙烷,可提高電極-電解質界面的離子遷移率並促進電化學性能。另一方面,電解質的中央部分被設計為透過降低聚環氧乙烷濃度以減少細孔數量,藉此確保結構支撐,同時維持足夠的離子移動率。

研究團隊也利用開發的結構超級電容器製作船體,並製造了一艘搭載太陽電池的小型船,實證確認可在水面上航行。此項研究對於結構儲能系統開發是一重大進步,將可在不增加重量的同時達到補強之目的,廣泛應用於電子機器、汽車等可供應電力的結構材料用途。UCSD表示目前尚有須改善之處,今後將進一步提高結構超級電容器的能量密度,期達到與電池相當之水準。


資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/231025_new-energy-storing-material.html
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