“基尔霍夫定律有问题。”
这一研究人员的话引起了在场众多研究人员的注意,而这位研究人员又有着怎样的实力,他为何会认为这一定律有问题,最终他又发现了什么,所带来怎么的影响。
来自美国特拉华大学的安库尔·古普塔在正在研究超级电容器的运行机制,而现在他称自己发现了“缺失的那个环节”,那么这“缺失的一个环节”又是什么呢?
缺失的环节。目前来说,超级电容器在多种方面都有着应用,最为常见的就是电动汽车和上网本和手机上,这一种电池在储能方面的性能有着很大的优势,因此古普塔对于这一部分的研究也是一直低头苦干。
也正是由于他的这项重大突破,而让超级电容器又一次被推到了风口浪尖。
首先在电动汽车方面,虽然目前锂电池的能量储存比超级电容器要好,但是超级电容器的充放电速度比起锂电池来说快了好几倍。
所以安装了超级电容器的电动汽车,在充电上要比普通的电动汽车快很多,可以说超级电动汽车在未来有很广阔的发展前景。
古普塔在研究超级电容器的时候,主要就是研究有机溶剂蒸发后在多孔柱状材料中的离子的扩散和聚集,但是古普塔在研究的时候发现一个问题。
这个问题就是基尔霍夫定律中假设的离子在这个多孔材料中的运动过程中,其实不止有等离子的运动,同时还伴有离子在电场下进行的电子迁移的过程。
因此基尔霍夫定律的一个问题就是忽视了离子在这个多孔材料中的运动方式,并没有将其都考虑进去。
古普塔通过自己的实验,发现有电子迁移的情况下,等离子的数量和流量上会发生很大的变化,但是像之前的基尔霍夫定律并没有将这些都考虑在内。
所以古普塔这就认为基尔霍夫定律在这方面有很大的缺陷。
于是古普塔通过大量的实验数据,对数据进行处理,最终建立了自己的一个新的模型,通过这个模型,可以更加准确的对离子在复杂的网络中的运动进行预测。
并且在之前的模型中,需要通过数值计算的方式进行,但是这种处理方式非常的耗时,并且不能够很好的对离子的运动状态进行预测,所以古普塔在新模型中的设计大大简化了计算过程。
所以可以说这项研究的发布对于未来超级电容器在储能方面的发展方向起到了关键作用。
而同时也为科学家们提供了一个更有效的预测离子运动的工具。
超级电容器和锂离子电池。相对于锂离子电池来说,超级电容器的储能方式和储能原理有着很大的不同。
超级电容器是一种静电储能设备,其储能原理就是通过两块电极板之间的电场,将正电荷和负电荷分别储存在这两块电极板上。
因此从整体上来说,超级电容器可以看成是一个由几百上千个电容器串联起来的电容器。
所以超级电容器的储能原理是通过静电的方式去储存电荷,并且超级电容器的充放电速度会比锂离子电池快10倍。
锂离子电池是一种静电化学储能设备,其储能原理就是通过锂离子的嵌入脱嵌实现储能的功能。
锂离子电池的储能原理是通过化学的方式去实现储存电荷,所以锂离子电池的储能原理就是静电化学储能。
而古普塔的这一项研究的重要性就在于他发现了这一研究中存在的缺陷,并且提出了改正的方案,可以说超级电容器的能量密度的提高,对于电动汽车等领域来说是一项重大的突破。
目前来说超级电容器和锂离子电池相对来说都有着各自非常成熟的技术,而且在这两种电池中所蕴含的商业前景也非常大。
虽然目前来说超级电容器在储能方面的性能有着很大的优势,但是其能量密度目前只是锂离子电池的1/10。
这一点就限制住了超级电容器在储能方面的性能,无法替代商业锂离子电池。
但是在目前的技术和应用上,超级电容器有着非常明显的优势,古普塔的这一研究细节日前发表在《美国国家科学院院刊》上。
超级电容器未来的发展。在超级电容器可以存储的更多的能量后,其在储能方面的优势将会大大显现出来,其不光能够解决电动汽车的充电问题,同时还能够解决手机上的充电问题。
在超级电池的能量密度提高到和锂离子电池能量密度相同的时候,手机和笔记本上的电池换成超级电容器,那么它们的充电问题也将会大大加快。
尤其是我们平时一天到晚都在使用的手机,如果手机的续航时间特别短,那么可以说很影响我们的使用体验。
但是如果手机上使用的都是超级电池,那么手机的充电时间也会变得很短,换了新电池的手机之后,手机的充电几乎是立即充满的。
目前来说,除了手机和笔记本电脑,还有很多电子产品都可以使用超级电池,比如人工智能、机器人等等。
但是这些产品在今后的发展中,其功耗也会越来越大,比如人工智能在人脸识别等应用上,势必会消耗很多电量,所以如果这些电子产品上都使用上超级电池,那它们的工作效率也会大大提高。
此外,超级电池的应用还有一个领域就是电网上,如果电网上都使用超级电池,那么全国的电网都会更加的稳定的,对于我国的电力行业来说,这将会是一次更加深刻的改革,同时也将推动电力行业的现代化和智能化的发展。
电网的智能化,对于电力的供应和调控都具有很高的意义,有利于解决能源供应不足和峰谷差异等问题,实现电力资源的高效分配和利用,由此可见,超级电池的发展对于我国的电力行业来说又将有着非常大的意义。
结语古普塔对于基尔霍夫定律进行的改进,为之后超级电容器的发展指明了方向,可以说这是基尔霍夫定律在应用方面的一种突破。
但是有得必有失,超级电池只是对于储能方面有着很大的优势,但是其在储能方面的能量密度只有锂电池的1/10。
目前来说,锂电池是应用最广泛的电池,但是随着我国的科技水平的不断提高,我相信超级电池也会有更广阔的应用前景,将有很大可能会改变当前的电池行业。