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高容量超級電容器可望為電動汽車供電

上網時間: 2014年07月09日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:超級電容器  石墨烯  電動汽車  電池  ElectroGraph 

以電池驅動的電動汽車雖然具有良好的生態足跡,但也有許多特性使其無法成為傳統汽車最具吸引力的替代方案,例如價格負擔不起、續航里程太短、充電時間太長等。如果能以一種更好的電力儲存方式取代笨重又龐大的電池,就能為電動汽車排除掉這些不太受歡迎的特性。根據歐洲一項研究計的結果顯示,高容量的超級電容器可望成為一項理想的替代方案。

在這項名為「ElectroGraph」的研究計劃中,來自研究機構與業界的十位合作夥伴共同開發出一款比現有超級電容器具有更高儲存性能的創新超級電容器。以德國研究機構Fraunhofer IPA為主導的研究團隊們基於這樣的研究前提:電容器容量的增加與電極的可用區域成正比。因此,研究人員們針對一種具有前景的奈米材料進行探索──具有更高表面積/單位體積(m2/g)的石墨烯。實際上,石墨烯由於具有高達每克(g)約2,600平方公尺(m2/g)的「內部表面積」,使其成為超級電容器電極的理想材料。此外,石墨烯還具有良好的電流傳導性能。

石墨烯是由碳原子的超薄單層晶格所組成,大幅增加了電極表面。電極之間的空間則在離子液體的基礎上以液體電解質加以填充。「基於石墨烯的電極結合離子電解質,形成了理想的材料組合,」在Fraunhofer主導這項計劃的Carsten Glanz解釋。

事實上,並不是只有Fraunhofer的研究人員在進行這項研究,目前還有幾個研究計劃也正深入探討這一研究方向。

在斯圖加特的研究人員們選擇了一種特定的方法:透過讓石墨烯薄層之間以一定距離排列的方式,他們就能夠建立一種製造方法──讓奈米材料的理論上可用面積變得實際可用。這種方法避免石墨烯薄層之間彼此相連而導致儲存面積減少,從而影響了可儲存的能量。

根據Glanz表示,在這項研究中所發現的電極可提供較目前超級電容器所用的商用電極更多75%的儲存容量。研究人員們深信,在未來的電動汽車世代,電池將會連接到分佈在整部汽車中的多個超級電容器。這些超級電容器可儲存用於執行HVAC 、導航系統或電動後照鏡所需的電能,有效地降低電池負載,以及作為卸載電池的緩衝儲存,特別是當馬達被啟動時。因此,未來也能能只需較小型的電池即可。

研究團隊們開發出一款展示系統──這是一款位於汽車外部後照鏡中的超級電容器,它可在調整汽車後照鏡時供電。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Researchers devise high-capacity supercaps for cars,by Christoph Hammerschmidt)





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