Superrapida jona tunelo

Ni vivas en moderna mondo plena de aparatoj, kiuj funkcias per elektro. La disvolviĝo de novaj teknologioj certigas, ke poŝtelefonoj, tekkomputiloj, tablojdoj kaj multaj aliaj poŝtelefonoj estas ĉe ni ĉiun paŝon. Litiojonaj baterioj, tiel nomataj Li-jonaj reŝargeblaj baterioj, estas plej ofte uzataj por funkciigi poŝtelefonajn aparatojn, sed pro sia malrapida ŝargado, mallonga servodaŭro kaj media poluado (pro la alta enhavo de pezaj metaloj, ekz. Kobalto), pli kaj pli da atento estas atentata Superkondensiloj direktita. Ĉi tiuj estas aparatoj, kiuj havas ecojn de piloj kaj Kondensiloj kombini. Kun kio ĝi rilatas? Pli longa servodaŭro, pli facila reciklado kaj ĉefe pli rapida ŝargado, kio signifas ŝparadon de tempo. Finfine la tempo estas mono.

Bildfonto: Pixabay

La avantaĝoj de la Superkondensiloj kuŝas en ilia strukturo, kiu konsistas el du bazaj elementoj. La unua estas sistemo konsistanta el du tre poraj elektrodoj apartigitaj unu de la alia per pora materialo, kiu protektas ilin kontraŭ mallongaj cirkvitoj. Plej ofte ĉi tiu parto de la superkondensatoro estas farita surbaze de aktiva karbo, kiu estas uzata en ĉi tiuj aparatoj por kialo. En ĝiaj poroj estas la dua ŝlosila ero de la superkondensilo - la elektrolito, kiu enhavas jonojn, do atomojn dotitajn per elektra ŝarĝo (pozitive ŝargita - katjonoj kaj negative ŝargita - anjonoj). Depende de la tensio aplikita inter la elektrodoj, la jonoj povas moviĝi ene de la pora materialo. Interese, tiel povas pli da energio konservita en la aparato, des pli da poroj estas ene de la elektrodoj. Se vi ignoras erojn kiel la kazo, ktp, vi povus diri, ke ĝi estas.

Sed kio faras superkondensatorojn tiel promesplenaj? Stokado de energio? Ĉi tiuj estas la poroj menciitaj pli frue kaj la maniero kiel la jonoj moviĝas. La diametro kaj longo de la kanaloj ene de la poraj elektrodoj estas kritikaj. Se la poroj estas larĝaj, la aparato ŝargas rapide, sed liveras malmultan energion, dum se la diametro reduktiĝas, pli da energio povas esti liverata, sed la aparato ŝarĝas multe pli malrapide. Do ĉu ekzistas ia maniero akceli jonojn en mallarĝaj poroj? Svyatoslaw Kondrat, sciencisto ĉe la Instituto pri Fizika Kemio de Pola Scienca Akademio (IPC PAS), skribis pri tio en la novembra numero de la revuo Nature Communications.

La aŭtoroj de la esploro uzis poran materialon Karbona bazo kun pora diametro malpli ol nanometro, per kio oni devas rimarki, ke 1 nm estas miliardono de metro. Ĉi tiuj poroj estas do tiel malgrandaj, ke ili ne povas esti vidataj de la homa okulo. La materialo estis trempita en jona likvaĵo, kiu estas nenio pli ol salo en likva stato, sed ne enhavas solvilon kiel akvon. La jona likvaĵo do estas likvigita salo. La jonoj de la jona likvaĵo plenigas la porojn, kaj kiam tensio estas aplikita inter la elektrodoj, ili komencas moviĝi. Sed kio okazas se la polusiĝo daŭras pli longe? Ĉu ĉiuj jonoj moviĝas samrapide? Bedaŭrinde, la jonoj ene de la elektrodoj kondutas kiel aŭtoj en tunelo, moviĝante en kontraŭaj direktoj. Krome, ĉiu el ili moviĝas en unu leno, ne pluraj kiel sur aŭtovojo. Se eĉ unu aŭto blokiĝas, la aliaj ekbremsas. Ĉi tio reduktas la kapablon de la tunelo kaj formiĝas trafikŝtopiĝo. La samo okazas kun la poroj, kiuj estas en la Superkondensilo ŝtopi en lokoj. Ĉi tio kondukas al redukto de la efikeco de la aparato, precipe al Mallongigante la ŝarĝan tempon.