Исследователи из Нагойского университета в Японии разработали усовершенствованный диэлектрический конденсатор с использованием технологии нанолистов, обеспечивающий беспрецедентную плотность и стабильность хранения энергии. Об этом сообщает международный веб-ресурс EnergyPortal. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Исследователи из Японии совершили значительный прорыв в технологии накопления энергии, разработав усовершенствованный диэлектрический конденсатор с использованием технологии нанолистов. Эта разработка может значительно улучшить использование возобновляемых источников энергии и производство электромобилей.
Диэлектрические конденсаторы привлекли внимание как многообещающая альтернатива существующим технологиям хранения энергии, таким как литий-ионные батареи. Эти конденсаторы состоят из двух металлических электродов, разделенных сплошной диэлектрической пленкой. Диэлектрический материал накапливает энергию посредством физического механизма смещения заряда, называемого поляризацией.
Однако существующие диэлектрические материалы имеют ограничения по плотности энергии, что не соответствует растущему спросу на электрическую энергию. Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа из Нагойского университета в Японии использовала нанолисты из кальция, натрия, ниобия и кислорода с кристаллической структурой перовскита.
Структура перовскита известна своими превосходными диэлектрическими свойствами, такими как высокая поляризация. Применив это свойство, японские исследователи смогли достичь самой высокой плотности энергии, когда-либо зарегистрированной, путем преобразования сильного электрического поля в электростатическую энергию без потерь.
Нанолистовые диэлектрические конденсаторы продемонстрировали плотность энергии на 1-2 порядка выше, чем у предыдущих конденсаторов, при сохранении высокой выходной плотности. Важно отметить, что эти конденсаторы оставались стабильными в течение нескольких циклов использования, в том числе при относительно высоких температурах – до 300°C.
Достижение японских исследователей обеспечивает новые принципы проектирования диэлектрических конденсаторов и может быть применено к полностью твердотельным накопителям энергии. Эти устройства могут использовать преимущества нанолистов, такие как высокая плотность энергии, высокая плотность мощности, короткое время зарядки, длительный срок службы и устойчивость к высоким температурам.
Диэлектрические конденсаторы показали, что обладают способностью быстро высвобождать накопленную энергию, что делает их полезными в различных приложениях, таких как импульсный разряд и силовая электроника. Они могут применяться в гибридных электромобилях, мощных ускорителях и мощных СВЧ-устройствах.