Автор Тема: Из древесного угля  (Прочитано 137 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Scyther

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 1675
  • Карма: +10/-0
  • Пол: Мужской
Из древесного угля
« : 04 Декабрь 2017, 15:53:33 »
Древесный уголь оказался отличным сырьем для создания суперконденсаторов
http://www.km.ru/science-tech/2013/10/24/issledovaniya-rossiiskikh-i-zarubezhnykh-uchenykh/723743-drevesnyi-ugol-okaz

Американские ученые из Университета Иллинойса нашли применение древесному углю, который образуется при сжигании дерева, сообщает Electrochimica Acta.

Как оказалось, такой уголь отлично подходит в качестве сырья для производства суперконденсаторов (ионисторов): он ни в чем не уступает специальному активированному углю, а его стоимость в десятки раз ниже, говорят авторы работы.

Во время исследований ученые использовали фрагменты древесины сосны, березы и красного кедра (red cedar), которые были нагреты до температуры в 750 градусов по Цельсию. Затем полученный уголь использовали для постройки суперконденсатора, который смог накопить энергию, достаточную для работы светодиодного фонаря. Какой-либо дополнительной обработке древесина и уголь не подвергались.

Как показали замеры, кусок древесного угля вполне может стать электродом для конденсатора с емкостью около 14 фарад на 1 грамм массы, а при обработке этого угля раствором азотной кислоты предел удельной емкости вырастает до 115 фарад на 1 грамм.

Что касается долговечности таких суперконденсаторов, то в рамках эксперимента ученым удалось перезарядить его более 5000 раз без значительного снижения емкости.
Hamlet
  There are more things in heaven and earth, Horatio,
  Than are dreamt of in your philosophy.

Гамлет (пер. Scyther)
  Такое в небе и земле, Горацио, бывает,
  Пред чем мечты твои - простая отбивная.

Людей первого сорта нет – это вам подтвердит любой человек второго сорта.

Пикник на опушке

Из древесного угля
« : 04 Декабрь 2017, 15:53:33 »

Оффлайн Scyther

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 1675
  • Карма: +10/-0
  • Пол: Мужской
Re: Из древесного угля
« Ответ #1 : 04 Декабрь 2017, 16:20:26 »
Оригинальная статья:
Highly ordered macroporous woody biochar with ultra-high carboncontent as supercapacitor electrodes
Junhua Jiang, Lei Zhang, Xinying Wang, Nancy Holm, Kishore Rajagopalan,Fanglin Chen, Shuguo Ma

Термин Biochar (BC). BC is the carbon-rich product produced when biomass (such as wood, manure or crop residues) is heated in a closed container with little or no available air.

"2.1. Preparation of biochar and electrodes
BC was prepared through pyrolysis of a small chunk of red cedar wood in a N2 atmosphere by applying a temperature program to a MTI GSL-1100X tube furnace. The temperature was increased from room temperature to 200 ◦C and then held at this temperature for 1 h to remove moisture. This was followed by increasing temperature to 750 ◦C at around 3 ◦C/min and dwelling at this temperature for 1 h to remove volatile organics and to carbonize solid residues.
The resulting BC chunk was removed from the furnace for characterization and evaluation after the temperature was cooled down to room temperature.
The BC chunk was cut into small monoliths. Those with weights of approximately 1 mg were directly used as supercapacitor electrodes without introducing any organic binder. This could facilitate fast evaluation of the intrinsic capacitance of BC materials under varying conditions without introducing considerable Ohmic overpotential.
"

Hamlet
  There are more things in heaven and earth, Horatio,
  Than are dreamt of in your philosophy.

Гамлет (пер. Scyther)
  Такое в небе и земле, Горацио, бывает,
  Пред чем мечты твои - простая отбивная.

Людей первого сорта нет – это вам подтвердит любой человек второго сорта.

Оффлайн Scyther

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 1675
  • Карма: +10/-0
  • Пол: Мужской
Re: Из древесного угля
« Ответ #2 : 05 Декабрь 2017, 11:33:07 »
Делаем самодельный ионистор - суперконденсатор дома
http://tech.clan.su/publ/technology_sdelaj_sam/diy/delaem_samodelnyj_ionistor_superkondensator_doma/27-1-0-664

Ионисторы на самую разную емкость и рабочее напряжение есть в продаже, но стоят они дороговато. Так что если есть время и интерес, можно попробовать сделать ионистор самостоятельно.

По сути своей ионистор состоит из двух погруженных в электролит электродов с очень большой площадью, на поверхности которых под действием приложенного напряжения образуется двойной электрический слой. Правда, применяя обычные плоские пластины, можно было бы получить емкость всего лишь в несколько десятков мФ. Для получения же свойственных ионисторам больших емкостей в них применяют электроды из пористых материалов, имеющих большую поверхность пор при малых внешних размерах.

На эту роль были перепробованы в свое время губчатые металлы от титана до платины. Однако несравненно лучше всех оказался… обычный активированный уголь. Это древесный уголь, который после специальной обработки становится пористым. Площадь поверхности пор 1 см3 такого угля достигает тысячи квадратных метров, а емкость двойного электрического слоя на них — десяти фарад!

Самодельный ионистор
На рисунке изображена конструкция ионистора. Он состоит из двух металлических пластин, плотно прижатых к «начинке» из активированного угля. Уголь уложен двумя слоями, между которыми проложен тонкий разделительный слой вещества, не проводящего электроны. Все это пропитано электролитом.

При зарядке ионистора в одной его половине на порах угля образуется двойной электрический слой с электронами на поверхности, в другой — с положительными ионами. После зарядки ионы и электроны начинают перетекать навстречу друг другу. При их встрече образуются нейтральные атомы металла, а накопленный заряд уменьшается и со временем вообще может сойти на нет.

Чтобы этому помешать, между слоями активированного угля и вводится разделительный слой. Он может состоять из различных тонких пластиковых пленок, бумаги и даже ваты.

В любительских ионисторах электролитом служит 25%-ный раствор поваренной соли либо 27%-ный раствор КОН. (При меньших концентрациях не сформируется слой отрицательных ионов на положительном электроде.)

В качестве электродов применяют медные пластины с заранее припаянными к ним проводами. Их рабочие поверхности следует очистить от окислов. При этом желательно воспользоваться крупнозернистой шкуркой, оставляющей царапины. Эти царапины улучшат сцепление угля с медью. Для хорошего сцепления пластины должны быть обезжирены. Обезжиривание пластин производится в два этапа. Вначале их промывают мылом, а затем натирают зубным порошком и смывают его струей воды. После этого прикасаться к ним пальцами не стоит.

Активированный уголь, купленный в аптеке, растирают в ступке и смешивают с электролитом до получения густой пасты, которой намазывают тщательно обезжиренные пластины.

При первом испытании пластины с прокладкой из бумаги кладут одна на другую, после этого попробуем его зарядить. Но здесь есть тонкость. При напряжении более 1 В начинается выделение газов Н2, О2. Они разрушают угольные электроды и не позволяют работать нашему устройству в режиме конденсатора-ионистора.

Поэтому мы должны заряжать его от источника с напряжением не выше 1 В. (Именно такое напряжение на каждую пару пластин рекомендовано для работы промышленных ионисторов.)





Газовый аккумулятор
При напряжении более 1,2 В ионистор превращается в газовый аккумулятор. Это интересный прибор, тоже состоящий из активированного угля и двух электродов. Но конструктивно он выполнен иначе (см. рисунок). Обычно берут два угольных стержня от старого гальванического элемента и обвязывают вокруг них марлевые мешочки с активированным углем. В качестве электролита употребляется раствор КОН. (Раствор поваренной соли применять не следует, поскольку при ее разложении выделяется хлор.)

Энергоемкость газового аккумулятора достигает 36 000 Дж/кг, или 10 Вт-ч/кг. Это в 10 раз больше, чем у ионистора, но в 2,5 раза меньше, чем у обычного свинцового аккумулятора. Газовый аккумулятор — это не просто аккумулятор, а очень своеобразный топливный элемент. При его зарядке на электродах выделяются газы — кислород и водород. Они «оседают» на поверхности активированного угля. При появлении же тока нагрузки происходит их соединение с образованием воды и электрического тока. Процесс этот, правда, без катализатора идет очень медленно. А катализатором, как выяснилось, может быть только платина… Поэтому, в отличие от ионистора, газовый аккумулятор большие токи давать не может.

Тем не менее, московский изобретатель А.Г. Пресняков (http://chemfiles.narod.ru/hit/gas_akk.htm) успешно применил для запуска мотора грузовика газовый аккумулятор. Его солидный вес — почти втрое больше обычного — в этом случае оказался терпим. Зато низкая стоимость и отсутствие таких вредных материалов, как кислота и свинец, казалось крайне привлекательным.

Газовый аккумулятор простейшей конструкции оказался склонен к полному саморазряду за 4-6 часов. Это и положило конец опытам. Кому же нужен автомобиль, который после ночной стоянки нельзя завести?
Hamlet
  There are more things in heaven and earth, Horatio,
  Than are dreamt of in your philosophy.

Гамлет (пер. Scyther)
  Такое в небе и земле, Горацио, бывает,
  Пред чем мечты твои - простая отбивная.

Людей первого сорта нет – это вам подтвердит любой человек второго сорта.

Оффлайн Scyther

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 1675
  • Карма: +10/-0
  • Пол: Мужской
Re: Из древесного угля
« Ответ #3 : 05 Декабрь 2017, 11:47:21 »
Графеновый суперконденсатор емкостью 10 тысяч Фарад
http://scorcher.ru/journal/art/art2359.php

Шумиха вокруг строительства Элоном Маском «Гигафабрики аккумуляторов» по производству литий-ионных батарей еще не стихла, как появилось сообщение о событии, которое может существенно скорректировать планы «миллиардера-революционера». Речь идет о недавнем пресс-релизе компании Sunvault Energy Inc., которой совместно с Edison Power Company удалось создать крупнейший в мире графеновый суперконденсатор емкостью 10 тысяч (!) Фарад.

Цифра эта столь феноменальна, что у отечественных специалистов вызывает сомнение – в электротехнике даже 20 Микрофарад (то есть 0,02 Миллифарад), это немало. Сомневаться, однако, не приходится — директором Sunvault Energy является Билл Ричардсон, экс-губернатор штата Нью-Мексик и бывший министр энергетики США. Билл Ричардсон – человек известный и уважаемый: он служил послом США в ООН, проработал несколько лет в аналитическом центре Киссинджера и МакЛарти, а за свои успехи в освобождении американцев, оказавшихся в плену у боевиков в разных «горячих точках», даже выдвигался на Нобелевскую премию мира. В 2008 году он был одним из кандидатов от Демократической партии на пост президента США, но уступил Б.Обаме.

Сегодня Sunvault бурно развивается, создав совместное предприятие c Edison Power Company под названием Supersunvault, а в совет директоров новой фирмы вошли не только ученые (один из директоров – биохимик, еще один – предприимчивый онколог), но и известные люди с хорошей деловой хваткой. Отмечу, что только за последние два месяца фирма повысила емкость своих суперконденсаторов в десять раз – с тысячи до 10 000 Фарад, и обещает повысить ее еще больше, чтобы накопленной в конденсаторе энергии хватало для электроснабжения целого дома, то есть – Sunvault готова выступить прямым конкурентом Элона Маска, планирующего выпуск супербатарей типа Powerwall с емкостью порядка 10 КВт-ч.

Преимущества графеновой технологии и конец «Гигафабрики».
Здесь нужно напомнить о главном отличии конденсаторов от аккумуляторов – если первые быстро заряжаются и разряжаются, но накапливают мало энергии, то аккумуляторы – наоборот. Отметим основные преимуществоа графеновых суперконденсаторов.

1. Быстрая зарядка — конденсаторы заряжаюются примерно в 100-1000 раз быстрее аккумуляторов.
2. Дешевизна: если обычные литий-ионные батареи стоят порядка 500 долларов за 1 КВт-ч накапливаемой энергии, то суперконденсатор – всего 100, а к концу года создатели обещают снизить стоимость до 40 долларов. По своему составу это обычный углерод — один из самых распространенных на Земле химических элементов.
3. Компактность и плотность энергии. Новый графеновый суперконденсатор поражает не только своей фантастической емкостью, превосходящей известные образцы примерно в тысячу раз, но и компактностью – по размерам он с небольшую книгу, то есть раз в сто компактнее использующихся ныне конденсаторов на 1 Фарад.
4. Безопасность и экологичность. Они значительно безопаснее аккумуляторов, которые греются, содержат опасную химию, а иногда еще и взрываются.Сам графен является биологически разложимым веществом, то есть на солнце он просто распадается и экологию не портит. Он химически неактивен и экологию не портит.
5. Простота новой технологии получения графена. Громадные территории и капиталовложения, масса рабочих, ядовитые и опасные вещества, используемые в технологическом процессе литий-ионных батарей – все это резко контрастирует с поразительной простотой новой технологии.

Дело в том, что графен (то есть тончайшая, одноатомная пленка углерода) в компании Sunvault получают… с помощью обычного СD-диска, на который наливается порция взвеси графита. Затем диск вставляется в обычный DVD-привод, и прожигается лазером по специальной программе – и слой графена готов! Сообщается, что открытие это было сделано случайно – студентом Махером Эль-Кади, работавшим в лаборатории химика Ричарда Канера. Затем он прожег диск, используя программу LightScribe, и получил на выходе слой графена.

Более того, по заявлению исполнительного директора Sunvault Гэри Монахана на конференции на Уолл-Стрит, фирма работает над тем, чтобы графеновые накопители энергии можно было изготавливать обычной печатью на 3Д-принтере – а это сделает их производство не только копеечным, но и практически общедоступным. А в сочетании с недорогими солнечными панелями (сегодня их стоимость снизилась до 1,3 доллара за Вт), графеновые суперконденсаторы дадут миллионам людей шанс обрести энергетическую независимость, вообще отключившись от сетей электроснабжения, и даже более того – самим стать поставщиками электроэнергии, разрушая «естественные» монополии.


Таким образом, сомневаться не приходится: графеновые суперконденсаторы — это революционный прорыв в области накопления энергии. И это плохая новость для Элона Маска – строительство завода в Неваде обойдется ему примерно в 5 миллиардов долларов, «отбить» которые даже без таких конкурентов было бы непросто. Похоже, что если строительство завода в Неваде уже ведется, и вероятно, будет завешено, то остальные три, которые запланировал Маск – вряд ли будут заложены.

Выход на рынок? Не так скоро, как хотелось бы.
Революционность подобной технологии очевидна. Неясно другое – когда она выйдет на рынок? Уже сегодня громоздкий и дорогостоящий проект «Гигафабрики» литий-ионных Элона Маска выглядит динозавром индустриализма. Однако какой бы революционной, нужной и экологически чистой ни бала новая технология, это еще не значит, что она придет к нам за год-два. Мир капитала не может избежать финансовых потрясений, но довольно успешно избегает технологических. В подобных случаях начинают работать закулисные договоренности между крупными инвесторами и политическими игроками. Стоит напомнить, что Sunvault – это фирма, расположенная в Канаде, а в совет директоров входят люди, которые хотя и обладают обширными связями в политической элите Соединенных Штатов, но все же не входят в ее нефтедолларовое ядро, более или менее явная борьба с которым, видимо, уже началась.
Что для нас наиболее важно, это возможности, которые открывают возникающие энергетические технологии: энергетическая независимость для страны, а в перспективе – и для каждого ее гражданина. Конечно, графеновые суперконденсаторы — это скорее «гибридная», переходная, технология, она не позволяет непосредственно получать энергию, в отличие от магнито-гравитационных технологий, которые обещают полностью изменить саму научную парадигму и облик всего мира. Наконец, есть революционные финансовые технологии, которые фактически табуированы глобальной нефтедолларовой мафией. И все же это весьма впечатляющий прорыв, тем более интересный, что он происходит в «логове нефтедолларового Зверя» — в Соединенных Штатах.
Всего полгода назад я писал об успехах итальянцев в технологии холодного ядерного синтеза, но за это время мы узнали о впечатляющей LENR-технологии американской компании SolarTrends, и о прорыве германской Gaya-Rosch, а теперь – и о действительно революционной технологии графеновых накопителей. Даже этот краткий перечень показывает, что проблема не в том, что у нашего, или у какого-либо иного правительства нет возможностей уменьшить счета, которые мы получаем за газ и электроэнергию, и даже не в непрозрачном расчете тарифов.
Корень зла – в неведении тех, кто платит по счетам, и нежелании что-то менять у тех, кто их выписывает. Лишь для обывателей энергия, это электричество. В действительности энергия — это власть.

Графеновые суперконденсаторы: австралийский прорыв
Научное издание Science сообщило о технологическом прорыве, совершенном австралийскими учёными в области создания суперконденсаторов.

Сотрудникам Университета Монаша, расположенного в городе Мельбурн, удалось изменить технологию производства суперконденсаторов, изготавливаемых из графена, таким образом, что на выходе получены изделия с более высокой коммерческой привлекательностью, чем аналоги, существовавшие ранее.

Специалисты уже давно говорят о волшебных качествах суперконденсаторов на основе графена, а испытания в лабораториях не раз убедительно доказывали тот факт, что они лучше обычных. Такие конденсаторы с приставкой «супер» ждут создатели современной электроники, автомобильные компании и даже строители альтернативных источников электроэнергии.

Огромнейший по срокам цикл жизнедеятельности, а также способность суперконденсатора зарядиться за максимально короткий промежуток времени позволяют конструкторам решать с их помощью сложные задачи при проектировании разных устройств. Но на пути триумфального шествия графеновых конденсаторов до этого времени стоял низкий показатель их удельной энергии. В среднем ионистор или суперконденсатор имел показатель удельной энергии порядка 5―8 Вт*ч/кг, что на фоне быстрой разрядки делало графеновое изделие зависимым от необходимости очень часто обеспечивать подзарядку.

Австралийские сотрудники кафедры изучения производства материалов из Мельбурна, руководимые профессором Дэном Ли, сумели 12-ти кратно увеличить удельную энергетическую плотность конденсатора из графена. Теперь этот показатель у нового конденсатора равен 60Вт*ч/кг, а это уже повод говорить о технической революции в данной сфере. Изобретатели сумели победить и проблему быстрой разрядки графенового суперконденсатора, добившись того, что он теперь разряжается медленнее, чем даже стандартный аккумулятор.

Добиться столь впечатляющего результата учёным помогла технологическая находка: они взяли адаптивную графено-гелевую плёнку и создали из неё очень маленький электрод. Пространство между листами из графена изобретатели заполнили жидким электролитом, дабы меж ними образовалось субнанометровое расстояние. Такой электролит присутствует и в обычных конденсаторах, где он выступает в роли проводника электричества. Здесь же он стал не только проводником, но и преградой для соприкосновения между собой графеновых листов. Именно такой ход позволил достичь более высокой плотности конденсатора с одновременным сохранением пористой структуры.

Сам же компактный электрод был создан по технологии, которая знакома производителям привычной нам всем бумаги. Данный способ достаточно дёшев и прост, что позволяет с оптимизмом смотреть на возможность коммерческого производства новых суперконденсаторов.

Журналисты поспешили заверить мир, что человечество получило стимул к разработке совершенно новых электронных устройств. Сами же изобретатели устами профессора Ли пообещали помочь графеновому суперконденсатору очень быстро преодолеть путь из лаборатории на завод.

Графеновые суперконденсаторы, созданные корейскими инженерами, готовы к использованию в электрических автомобилях
Нравится вам это или нет, но эра электрических автомобилей неуклонно приближается. И в настоящее время только одна технология сдерживает прорыв и захват рынка электромобилями, технология аккумулирования электрической энергии. Несмотря на все достижения ученых в этом направлении, большинство электрических и гибридных автомобилей имеют в своей конструкции литий-ионные аккумуляторные батареи, которые имеют свои положительные и отрицательные стороны, и могут обеспечить пробег автомобиля на одном заряде лишь на небольшую дистанцию, достаточную лишь для перемещений в городской черте. Все ведущие мировые автопроизводители понимают эту проблему и занимаются поисками методов увеличения эффективности электрических транспортных средств, что позволит увеличить дальность поездки на одном заряде аккумуляторных батарей.

Одним из направлений повышения эффективности электрических автомобилей является сбор и повторное использование энергии, превращающейся в тепло при торможении автомобиля и при движении автомобиля по неровностям дорожного покрытия. Уже разработаны методы возврата такой энергии, но эффективность ее сбора и повторного использования крайне низка из-за малой скорости работы аккумуляторных батарей. Времена торможения обычно исчисляются секундами и это слишком быстро для аккумуляторных батарей, на зарядку которых требуются часы времени. Поэтому для аккумулирования "быстрой" энергии требуются другие подходы и аккумулирующие устройства, на роль которых больше всего походят конденсаторы большой емкости, так называемые суперконденсаторы.

К сожалению, суперконденсаторы еще не готовы выйти на "большую дорогу", несмотря на то, что они способны быстро заряжаться и разряжаться, их емкость пока относительно низка. Помимо этого, надежность суперконденсаторов также оставляет желать лучшего, материалы, используемые в электродах суперконденсаторов, постоянно разрушаются в результате многократных циклов заряда-разрядки. А это вряд ли допустимо с учетом того, что за всю жизнь электрического автомобиля количество циклов работы суперконденсаторов должно составить много миллионов раз.

У Сэнтэкумэра Кэннэппэна (Santhakumar Kannappan) и у группы его коллег из Института науки и техники, Кванджу, Корея, имеется решение вышеописанной проблемы, основой которого является один из наиболее удивительных материалов современности - графен. Корейские исследователи разработали и изготовили опытные образцы высокоэффективных суперконденсаторов на основе графена, емкостные параметры которых не уступают параметрам литий-ионных аккумуляторных батарей, но которые способны очень быстро накапливать и отдавать свой электрический заряд. Помимо этого, даже опытные образцы графеновых суперконденсаторов способны выдержать без потери своих характеристик многие десятки тысяч рабочих циклов.




Уловка, которая позволила добиться столь внушительных показателей, заключается в получении особой формы графена, у которой имеется огромная площадь эффективной поверхности. Исследователи получили такую форму графена, смешав частицы окиси графена с гидразином в воде и размельчив все это с помощью ультразвука. Получившийся графеновый порошок был упакован в дискообразных таблеток и высушен при температуре 140 градусов по шкале Цельсия и при давлении 300 кг/см в течение пяти часов.

Получившийся материал получился очень пористым, у одного грамма такого графенового материала его эффективная площадь соответствует площади баскетбольной площадки. Пористая природа этого материала позволяет ионной электролитической жидкости EBIMF 1 M заполнить полностью весь объем материла, что приводит к увеличению электрической емкости суперконденсатора.

Измерение характеристик опытных суперконднсаторов показали, что их электрическая емкость составляет около 150 Фарад на грамм, плотность хранения энергии составляет 64 ватта на килограмм, а плотность электрического тока равна 5 амперам на грамм. Все эти характеристики сопоставимы с аналогичными характеристиками литий-ионных аккумуляторов, плотность хранения энергии которых составляет от 100 до 200 Ватт на килограмм. Но у этих суперконденсаторов имеется одно огромное преимущество, они могут полностью зарядиться или полностью отдать весь накопленный заряд всего за 16 секунд. И это время является самым быстрым временем заряда-разрядки на сегодняшний день.

Этот набор внушительных характеристик, плюс несложная технология изготовления графеновых суперконденсаторов могут послужить оправданием заявлению исследователей, которые написали, что их "графеновые суперконденсаторные устройства аккумулирования энергии уже прямо сейчас готовы для массового производства и могут появиться в ближайших поколениях электрических автомобилей".
« Последнее редактирование: 05 Декабрь 2017, 11:56:02 от Scyther »
Hamlet
  There are more things in heaven and earth, Horatio,
  Than are dreamt of in your philosophy.

Гамлет (пер. Scyther)
  Такое в небе и земле, Горацио, бывает,
  Пред чем мечты твои - простая отбивная.

Людей первого сорта нет – это вам подтвердит любой человек второго сорта.

Оффлайн Scyther

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 1675
  • Карма: +10/-0
  • Пол: Мужской
Re: Из древесного угля
« Ответ #4 : 05 Декабрь 2017, 11:52:53 »
Напечатан гибкий графеновый суперконденсатор
https://www.popmech.ru/gadgets/news-382082-napechatan-gibkiy-grafenovyy-superkondensator/

Стремительное развитие носимых технологий получило новый виток благодаря использованию графена при печати электронных устройств. Теперь на хлопчатобумажной ткани графеновыми чернилами был напечатан суперконденсатор.

Главной проблемой в развитии носимых электронных устройств является проблема их подзарядки. Для ее решения были разработаны суперконденасаторы, которые позволяют полностью зарядить устройство за секунды.

Исследователями из Манчестерского университета был представлен гибкий суперконденсатор, напечатанный на хлопчатобумажной ткани электропроводными графеновыми чернилами. В журнале 2-D Materials отмечают, что напечатанные электроды проявляли отличную механическую стабильность — благодаря устойчивому взаимодействию между чернилами и тканью.

В будущем такая технология может, например, сделать смартфон или компьютер удивительно гибкими: представьте, что вы сможете «обернуть» смартфоном кисть и носить его на руке подобно часам; или, например, «свернуть» компьютер, как газету.

Кроме того, такие технологии могут позволить создавать экологичную и недорогую электронную ткань, которую можно будет применить в «умной» одежде: так, она сможет автоматически реагировать на температуру и другие погодные условия или будет отслеживать активность человека и его физиологическое состояние.


Источник (9 August 2017):
Flexible batteries power the future of wearable technology
http://www.manchester.ac.uk/discover/news/flexible-batteries-power-the-future-of-wearable-technology/
« Последнее редактирование: 05 Декабрь 2017, 11:57:28 от Scyther »
Hamlet
  There are more things in heaven and earth, Horatio,
  Than are dreamt of in your philosophy.

Гамлет (пер. Scyther)
  Такое в небе и земле, Горацио, бывает,
  Пред чем мечты твои - простая отбивная.

Людей первого сорта нет – это вам подтвердит любой человек второго сорта.

Оффлайн Scyther

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 1675
  • Карма: +10/-0
  • Пол: Мужской
Re: Из древесного угля
« Ответ #5 : 05 Декабрь 2017, 16:20:46 »
Учёными найден способ дешёвого производства графена
https://hi-news.ru/technology/uchyonymi-najden-sposob-deshyovogo-proizvodstva-grafena.html

Графен без всяких преувеличений можно назвать «материалом будущего». То и дело мы слышим, как исследователи из разных стран находят для себя новые свойства графена, открывающие перед человечеством огромное количество потрясающих возможностей. Материал представляет собой двумерную модификацию углерода толщиной всего в один атом, обладающую большой механической жёсткостью и рекордно большой теплопроводностью. Производство графена – процесс очень недешёвый. Однако исследователям из Канзасского государственного университета удалось создать бюджетный способ производства этого удивительного вещества.

Изобрёл новый метод производства графена учёный Крис Соренсен. Он основывается на детонации углеродосодержащих материалов в замкнутом пространстве. Другими словами, мы помещаем внутрь прочного контейнера кислород, а также ацетилен или газообразный этилен. Потом с помощью свечи зажигания взрываем данную смесь, и в результате этого процесса на стенках контейнера формируется графен. Низкая стоимость такого способа оставляет далеко позади существующие сегодня химические и механические способы создания графена.

«Мы обнаружили очень легкодоступный способ наладить процесс производства графена в промышленных масштабах, — делится своей радостью Крис Соренсен, — наш способ имеет огромное количество преимуществ перед ныне существующими альтернативами. Во-первых, это очень дёшево. Во-вторых, существует возможность для построения крупномасштабного промышленного производства графена. В-третьих, отсутствует необходимость использования вредных химических веществ. В-четвёртых, для производства нужна энергия всего одной искры свечи зажигания».

Новый способ позволил учёным производить не миллиграммы графена в лабораторных условиях, а сразу перейти на целые граммы, что является серьёзным приростом производительности. Самое удивительное во всей этой истории то, что учёные открыли данный способ совершенно случайно. Во время исследования углеродных аэрозольных гелей произошло возгорание, в итоге которого исследователи получили на выходе графен. Вот так простая случайность привела к маленькой, но всё же революции в производстве одного из самых перспективных материалов современности.
Hamlet
  There are more things in heaven and earth, Horatio,
  Than are dreamt of in your philosophy.

Гамлет (пер. Scyther)
  Такое в небе и земле, Горацио, бывает,
  Пред чем мечты твои - простая отбивная.

Людей первого сорта нет – это вам подтвердит любой человек второго сорта.

Оффлайн Scyther

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 1675
  • Карма: +10/-0
  • Пол: Мужской
Re: Из древесного угля
« Ответ #6 : 05 Декабрь 2017, 16:27:32 »
Графен, рожденный из искры
http://www.ng.ru/science/2017-11-22/12_7120_grafen.html

Сажа под микроскопом. Структуры внизу снимка в виде ленты – графен. Фотография сделана на растровом электронном микроскопе при различном увеличении и ускоряющем напряжении 11,02 кВ.

Газовую смесь удалось взорвать так, что в итоге получился уникальный материал

Впервые полученный нашими соотечественниками Константином Новоселовым и Андреем Геймом в 2004 году графен из экзотического материала превращается в рядовой объект исследования. Оба они в 2010  году за это открытие были удостоены Нобелевской премии по физике. Графен находит применение в самых различных случаях – от получения прочных композитов, покрытий до всевозможных устройств электроники (см. «НГ-науку» от 23.09.15, с. 14.).

Графен представляет собой двумерный аллотропный (аллотропия – существование двух и более простых веществ одного и того же химического элемента, различных по строению и свойствам) углерод толщиной в один атом. При этом прочность этой моноатомной пленки превосходит прочность металлов в десятки раз при близкой к ним электропроводимости. К тому же графен прозрачен.

Потребность в графене с каждым годом растет. Ограничивает его широкое применение лишь дороговизна и трудоемкость получения. Часто для этого требуется использование токсичных веществ, редких катализаторов и большого количества энергии.

Года три назад появились результаты исследователей из Университета штата Канзас (США) под руководством профессора Криса Серенсена, которые случайно (как указывают авторы) получили графен взрывным методом. Для производства этого взрыва оказалось достаточно иметь углеводородный газ, кислород и свечу зажигания. Метод оказался крайне простым. Камера сгорания заполнялась смесью газов (ацетилена или этилена и кислорода), с помощью автомобильной свечи вызывалась детонация смеси газов. Оставалось только собрать с внутренних стенок камеры сгорания сажу, которая после изучения оказалась графеном.



Экспериментальная установка, на которой проводятся эксперименты по взрывному получению графена.

Американские специалисты не планировали получить графен, рассчитывали лишь на углеродистый аэрозольный гель. Но им повезло, хотя не зря говорят, что везет тем, кто везет. В итоге был предложен экономически выгодный, экологичный и простой способ получения графена. Авторы запатентовали его в прошлом году.

По иронии судьбы, похожая камера (из высокопрочной нержавеющей стали) для исследования параметров внутреннего взрыва газовоздушных смесей (индивидуальных, пропан-бутановых и т.п.) уже использовалась года четыре на кафедре процессов горения Академии Государственной противопожарной службы МЧС России. Причем использовалась не только для проведения экспериментальных исследований, но даже для демонстрационных показов студентам. Более того, и поджиг газовых смесей в камере осуществлялся с помощью автомобильной свечи.

Естественно возникло предположение о возможности образования графена и при работе нашей установки, хотя режимы ее работы отличались от экспериментов американских исследователей. Они проводили работы в «детонационном» режиме при скоростях распространения пламени по горючей газовой смеси (ацетилена и кислорода) близких к скорости звука. Наша группа совместно с сотрудниками Института проблем химической физики Российской академии наук из Черноголовки (Наталья Акентьева, Надежда Дремова, Владимир Торбов) исследовала подобные процессы при дозвуковых скоростях и на иных газовоздушных смесях (пропан-бутановых без накачки кислорода). В остальном подходы были схожими.

После того как с помощью ватных дисков были взяты пробы «сажи» с внутренних стенок камеры, нами были сделаны многочисленные снимки (один из них приводится) и самих сажевых частиц (агломератов), и, с очень высокой вероятностью, графена в виде ленты. Сажа с ватных дисков переносилась на липкие ленты и далее – на твердые подложки. Сейчас планируется отработать отбор проб в виде «порошков» с использованием маленьких пластмассовых пробирок или стеклянных пузырьков.

Работы для исследователей достаточно, так как можно менять состав горючей смеси, скорость нарастания давления, линейную скорость распространения пламени, температуру взрыва, да и саму сажу следует изучить подробнее. Но это уже рутинные исследования, не исключающие, впрочем, каких-то сюрпризов. А основной итог работы – получен графен простым методом, не требующим больших энергозатрат. Необходима лишь искра от свечи зажигания.
« Последнее редактирование: 05 Декабрь 2017, 16:36:43 от Scyther »
Hamlet
  There are more things in heaven and earth, Horatio,
  Than are dreamt of in your philosophy.

Гамлет (пер. Scyther)
  Такое в небе и земле, Горацио, бывает,
  Пред чем мечты твои - простая отбивная.

Людей первого сорта нет – это вам подтвердит любой человек второго сорта.

Оффлайн Scyther

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 1675
  • Карма: +10/-0
  • Пол: Мужской
Re: Из древесного угля
« Ответ #7 : 05 Декабрь 2017, 16:40:01 »
Samsung разработала графеновый аккумулятор с высокой емкостью и скоростью зарядки
http://www.interfax.ru/business/589222
Москва. 27 ноября. INTERFAX.RU - Южнокорейская компания Samsung Electronics разработала новый аккумулятор для мобильных устройств на основе графена, емкость которого на 45% выше, чем у литий-полимерных аналогов, при этом заряжается он в пять раз быстрее.

Как говорится в сообщении компании, специалисты Института передовых технологий Samsung (SAIT) успешно синтезировали графеновые "шарики", которые позволяют оптимизировать работу литий-ионных аккумуляторов. Так, батарея мобильного телефона на их основе полностью заряжается за 12 минут, тогда как самым современным существующим аккумуляторам в массовом производстве требуется не менее часа.

В перспективе графеновые аккумуляторы также можно будет использовать в электромобилях. Они продемонстрировали стабильность работы при температурах до 60 градусов Цельсия.

Графен - модификация углерода, в которой его атомы образуют "пленку" толщиной в один атом, обладает большой механической жесткостью и рекордно высокой теплопроводностью. Открыт в 2004 году работавшими в Манчестерском университете физиками Андреем Геймом и Константином Новоселовым.

Samsung активизировала вложения в разработку новых технологий после неудачи с Galaxy Note 7 в прошлом году - отзыв и снятие с производства смартфонов, которые были подвержены возгоранию и могли спонтанно взорваться, обошлись ей в $5 млрд .

SAIT нашла возможность использования кремния для синтеза графена в форме трехмерного попкорна и применения полученных шариков в усовершенствованных аккумуляторах. Samsung подала патентные заявки на эту технологию в США и Южной Корее.
Hamlet
  There are more things in heaven and earth, Horatio,
  Than are dreamt of in your philosophy.

Гамлет (пер. Scyther)
  Такое в небе и земле, Горацио, бывает,
  Пред чем мечты твои - простая отбивная.

Людей первого сорта нет – это вам подтвердит любой человек второго сорта.

 


Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика
SimplePortal 2.3.6 © 2008-2014, SimplePortal