Ugrás a tartalomra
Merck
KezdőlapApplicationsMaterials Science and EngineeringAkkumulátorok, szuperkondenzátorok és üzemanyagcellák

Akkumulátorok, szuperkondenzátorok és üzemanyagcellák

Egy henger alakú akkumulátor stilizált ábrázolása sárga háttérrel. Az akkumulátor keresztmetszetben látható, kiemelve a belső rétegeket és alkatrészeket. A pozitív és negatív pólusok jelölve vannak, és az elektronok áramlását körkörös útvonal jelzi az akkumulátorban. A belső rétegek rózsaszín és sárga színnel vannak ábrázolva, az ionokat fekete pontok jelképezik.

Akkuk, üzemanyagcellák és a szuperkondenzátorok olyan rendszerek, amelyek különböző elektrokémiai energiatárolási és átalakítási mechanizmusokat, de hasonló elektrokémiai jellemzőket alkalmaznak nagy energia- és nagy teljesítménysűrűségű alkalmazásokhoz. 

Akkuk

Az akkumulátor elektródákból (katód (+) és anód (-)), egy vezető elektrolitból, valamint az anód és katód közötti elválasztóból áll. Az újratölthető lítium-ion akkumulátorokban (LIB) az egyértékű lítium-kationok vándorolnak az elektródák között. Kisüléskor az anód (-) oxidálódik (elektronokat veszít), a katód pedig redukciónak (elektronok nyerése) esik át. Töltéskor ez a folyamat megfordul. Nagy energiájuk, teljesítménysűrűségük, jobb biztonságuk és alacsonyabb anyagköltségük miatt a LIB-ek forradalmasították az elektronikai ipart, és életünk számos területén beépültek a mobil eszközöktől az elektromos járművekig. 2019-ben a kémiai Nobel-díjat a LIB-technológiát kifejlesztő tudósok kapták. 

Egy PEM üzemanyagcella illusztrációja kék háttérrel. A képen a hidrogén (H2) és az oxigén (O2) áramlása látható a cellába, melléktermékként víz (H2O) keletkezik. Az ábrán nyilak jelzik az elektronok (e-) és protonok (H+) mozgását, valamint a több rétegből és áramlási csatornából álló belső szerkezetet.

Tüzelőanyag-cellák

Az üzemanyagcellák anódból, katódból és vezető elektrolitból állnak, és gyakran sorba kötik őket, hogy egy köteget alkossanak, és így növeljék a termelt villamos energia összmennyiségét. Az elektród egy porózus anyagból áll, amelyet katalizátorral vonnak be az áramtermelés érdekében. Az üzemanyagcelláknak öt fő típusa létezik, amelyeket az alkalmazott elektrolit típusa szerint különböztetnek meg: polimerelektrolit-membrán, szilárd oxid, foszforsav, lúgos és olvasztott karbonát. A polimerelektrolit-membrán, más néven protoncserélő membrán (PEM) technológiát tartják a legígéretesebbnek a lúgos üzemanyagcella-technológia felváltására.

Az üzemanyagcellákat alternatív energetikai technológiaként fejlesztették ki, mivel magas hatásfokuk, alacsony károsanyag-kibocsátásuk és alacsony környezeti hatásuk miatt a hagyományos belső égésű motorokat megelőzik. Az üzemanyagcellák hulladékként csak hőt és vizet termelnek, így ígéretes jelöltek a jövő energiaforrásai számára a legkülönbözőbb alkalmazásokban, beleértve a hordozható eszközöket, a helyhez kötött eszközöket és a közlekedési megoldásokat.

Példa egy szuperkondenzátorra, amely két elektródából, egy elektrolitból és egy szeparátorból áll, amely lehetővé teszi az ionok átvitelét, miközben a polarizáló elektródákat elkülönítve tartja.

Superkondenzátorok

A szuperkondenzátorok összetevői hasonlóak az akkumulátorokhoz. A szuperkondenzátorokat azonban töltéstároló képességük jellemzi. Az elektródanyagok hozzájárulnak a szuperkondenzátor tárolási teljesítményéhez, és három kategóriába sorolhatók: az elektrosztatikusan működő kétrétegű kondenzátorok, az elektrokémiailag működő pszeudokondenzátorok és a mindkettőt alkalmazó hibrid kondenzátorok.

A szuperkondenzátorok nagy sűrűségű energiaforrások, amelyek nagy energiatárolási kapacitással, hosszú eltarthatósággal és gyors töltési képességgel rendelkeznek, így ideálisak a hibrid járművek, a hordozható eszközök és az energiagyűjtés alkalmazásához. 

Kapcsolódó műszaki cikkek

Kapcsolódó protokollok

További cikkek és protokollok keresése

Kapcsolódó alkalmazások
Bioelektronika
A bioelektronika elektronikus elemeket használ biológiai rendszerek érzékelésére, stimulálására, ellenőrzésére és szabályozására bioüzemanyagcellák, bioérzékelők és viselhető technológiai alkalmazások számára.
Mikroelektronika és nanoelektronika
A mikroelektronika és a nanoelektronika gyártási technikákat alkalmaz a fejlett elektronikus eszközökben felhasználható anyagok és alkatrészek miniatürizálására.
Szerves elektronika
A szerves elektronika szerves vezetőket és félvezetőket használ a szerves fotovoltaika, a szerves fénykibocsátó diódák és a szerves térhatású tranzisztorok alkalmazásaihoz.
Fotovoltaika és napelemek
A fotovoltaika és a napelemek a napenergiát úgy alakítják át villamos energiává, hogy a fotonok elektronokat szabadítanak fel, és ezáltal áramot termelnek.
Szilárdtest-szintézis
A szilárdtest-szintézis meghatározott tulajdonságokkal rendelkező új vegyületeket képez nem illékony szilárd anyagok őrlése, pelletálása és hevítése révén.
Nanorészecskék és mikrorészecskék szintézise
A mikro- és nanorészecskék szintézise a mikro- és nanorészecskék fizikai, kémiai és biológiai módszerekkel történő előállításának felülről lefelé és alulról felfelé irányuló megközelítését jelenti.
Kapcsolódó termékkategóriák
Akkumulátor anyagok
Az akkumulátor-anyagok reprodukálható adatokat biztosítanak, támogatva a kutatási igényeket a laboratóriumi mérettől a gyártásig a megbízható teljesítmény érdekében.
Üzemanyagcella membránok és anyagok
A kereskedelmi és kutatási alkalmazások teljesítményének és teljesítményének növeléséhez prémium minőségű üzemanyagcellák anyagainak széles választékát kínáljuk.
Nagy tisztaságú sók
Nagy tisztaságú sók szigorú gyártási specifikációkkal a fejlett anyagok szintéziséhez, hidrát és vízmentes formában.
Oxidok és kerámiák
Nagy tisztaságú oxidok és kerámiák széles választékát kínáljuk speciális szintézis és tisztítási technikákkal, valamint különböző szemcseméretekkel.
Nagy tisztaságú fémek és ötvözetek
Nagy tisztaságú fémek és ötvözetek széles választékát kínáljuk változatos összetételben és szemcseméretben, akár az Ön kutatási és gyártási alkalmazásaihoz igazítva.
Kalcogenidák
Fedezze fel a kiváló elektronikus, optikai és félvezető tulajdonságokkal rendelkező kalkogenid és dikalkogenid anyagainkat, amelyeket orvosi diagnosztikai, száloptikai és fotovoltaikus alkalmazásokban használnak.
Elektronikai vegyi anyagok és marószerek
Elektronikai vegyszerek és marószerek széles választékát kínáljuk, amelyeket az elektronikus eszközök gyártása során használnak, például galvanizálás, litográfia, maratás, adalékolás és csomagolás során.
Szervetlen és fémes nanoanyagok
Szervetlen és fémes nanoanyagok, funkcionalizált nanorészecskék és nanoanyag-készletek átfogó portfólióját kínáljuk az Ön kutatási igényeihez.
A folytatáshoz jelentkezzen be

Az olvasás folytatásához jelentkezzen be vagy hozzon létre egy felhasználói fiókot.

Még nem rendelkezik fiókkal?