Tụ điện siêu tự sạc đầu tiên được phát triển: Thiết bị lưu trữ có khả năng lưu trữ năng lượng mặt trời hiệu quả
của Viện Khoa học và Công nghệ Daegu Gyeongbuk
Tóm tắt đồ họa. Sơ đồ và cấu trúc nguyên tử của hợp chất đơn Ni2(CO3)(OH)2 và hợp chất nhị phân Ni2–xMx(CO3)(OH)2. Nguồn: Energy (2024). DOI: 10.1016/j.energy.2024.133593
Một nỗ lực nghiên cứu chung đã phát triển một thiết bị lưu trữ năng lượng tự sạc hiệu suất cao có khả năng lưu trữ năng lượng mặt trời hiệu quả. Nhóm nghiên cứu đã cải thiện đáng kể hiệu suất của các thiết bị siêu tụ điện hiện có bằng cách sử dụng vật liệu điện cực gốc kim loại chuyển tiếp và đề xuất một công nghệ lưu trữ năng lượng mới kết hợp siêu tụ điện với pin mặt trời.
Bài báo được xuất bản trên tạp chí Energy.
Nhóm nghiên cứu đã thiết kế các điện cực bằng vật liệu composite cacbonat và hydroxit gốc niken và tối đa hóa độ dẫn điện và độ ổn định của điện cực bằng cách thêm các ion kim loại chuyển tiếp như Mn, Co, Cu, Fe và Zn. Công nghệ này đã cải thiện đáng kể hiệu suất của các thiết bị lưu trữ năng lượng, chứng minh những tiến bộ đáng kể về mật độ năng lượng, mật độ công suất và độ ổn định của quá trình sạc và xả.
Đặc biệt, mật độ năng lượng đạt được trong nghiên cứu này là 35,5 Wh kg⁻¹, cao hơn đáng kể so với lưu trữ năng lượng trên một đơn vị trọng lượng trong các nghiên cứu trước đây (5-20 Wh kg⁻¹). Mật độ công suất là 2555,6 W kg⁻¹, vượt đáng kể so với các giá trị từ các nghiên cứu trước đây (- 1000 W kg⁻¹), chứng minh khả năng giải phóng công suất cao hơn một cách nhanh chóng, cho phép cung cấp năng lượng ngay lập tức ngay cả đối với các thiết bị công suất cao. Ngoài ra, hiệu suất cho thấy sự suy giảm tối thiểu trong các chu kỳ sạc và xả lặp đi lặp lại, xác nhận khả năng sử dụng lâu dài của thiết bị.
Hơn nữa, nhóm nghiên cứu đã phát triển một thiết bị lưu trữ năng lượng kết hợp các tế bào quang điện silicon với các siêu tụ điện, tạo ra một hệ thống có khả năng lưu trữ năng lượng mặt trời và sử dụng năng lượng này theo thời gian thực. Hệ thống này đạt hiệu suất lưu trữ năng lượng là 63% và hiệu suất tổng thể là 5,17%, qua đó xác nhận hiệu quả tiềm năng thương mại hóa thiết bị lưu trữ năng lượng tự sạc.
Jeongmin Kim, Nhà nghiên cứu cao cấp tại Bộ phận Công nghệ nano của DGIST, tuyên bố, "Nghiên cứu này là một thành tựu quan trọng, vì nó đánh dấu sự phát triển của thiết bị lưu trữ năng lượng tự sạc đầu tiên của Hàn Quốc kết hợp các siêu tụ điện với các tế bào quang điện. Bằng cách sử dụng vật liệu composite gốc kim loại chuyển tiếp, chúng tôi đã khắc phục được những hạn chế của các thiết bị lưu trữ năng lượng và đưa ra một giải pháp năng lượng bền vững".
Damin Lee, một nhà nghiên cứu tại RLRC của Đại học Quốc gia Kyungpook, tuyên bố, "Chúng tôi sẽ tiếp tục tiến hành nghiên cứu tiếp theo để cải thiện hiệu suất của thiết bị tự sạc và tăng cường tiềm năng thương mại hóa của thiết bị này".
