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科学家研发金刚石纳米线束储能系统 可储存的能量是锂离子电池的3倍

发布时间:2020-05-04 15:22内容来源:网络整理 点击:

  据外媒报道,要以可持续的方式满足不断增长的人口的能源需求,需要一些创造性的解决方案,而这些解决方案不一定局限于电池化学的限制。正如澳大利亚昆士兰科技大学的一项新研究表明的那样,在机械系统中储存能量的解决方案可能包括巨大的混凝土塔,或者在另一端,由超细碳线组成的细小的碳线束。

  这项研究背后的研究人员将他们提出的储能系统描述为金刚石纳米线束,这是一种微小的结构,由于其独特的物理特性,材料科学家已经探索了一段时间。这些线束由非常细的一维碳线组成,可以扭曲或拉伸,作为储存机械能量的一种方式。

  "类似于压缩线圈或儿童的发条玩具,能量可以随着扭曲的线束解开而释放出来,"研究作者詹海飞(音译)博士说。"如果你能做出一个系统来控制纳米线束提供的能量,这将是一个更安全、更稳定的储能方案,适用于许多应用。"

  詹海飞和他的团队进行了计算机建模,研究了假设的金刚石纳米线束的能量密度。根据研究结果,这些系统每公斤可以储存1.76兆焦耳,比同样质量的钢弹簧高4到5个数量级,是锂离子电池的3倍。

  虽然这种优越的能量密度是开发这样一个系统的巨大动力,但它的安全性是另一个动力。因为它不涉及锂离子电池中发生的电化学反应,避免了泄漏、爆炸或简单的化学故障的风险。"在高温下,化学储存系统可能会发生爆炸,或者在低温下也可能变得没有反应。"詹海飞说。"这些也会在故障时发生泄漏,造成化学品污染。机械式储能系统没有这些风险,所以使其更适合于人体内部的潜在应用。"

  该团队想象着这样一个系统的各种用途,从可穿戴技术,到用于心脏和大脑功能的生物医学工具,再到机器人等。

  詹海飞表示:"这种纳米线束可以用于下一代电力传输线、航天电子,以及场发射、电池、智能纺织品和建筑材料等结构性复合材料等领域。"

  这项研究发表在《自然通讯》杂志上。

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