06.06.2020
PL EN
29.04.2020 aktualizacja 29.04.2020

Badanie IChF PAN może w przyszłości zmienić sposoby ładowania różnych baterii

"W dostarczaniu energii znaczenie ma nie tylko ilość, ale i sposób dostawy. Zapalniczką raczej nie uda nam się zagotować wody na herbatę. Na zdjęciu doktorantka Yirui Zhang ilustruje tę zasadę" (Źródło: IChF PAN, Grzegorz Krzyżewski) "W dostarczaniu energii znaczenie ma nie tylko ilość, ale i sposób dostawy. Zapalniczką raczej nie uda nam się zagotować wody na herbatę. Na zdjęciu doktorantka Yirui Zhang ilustruje tę zasadę" (Źródło: IChF PAN, Grzegorz Krzyżewski)

Magazynując energię, można zmieścić jej więcej: ładując ją rzadko, ale do pełna - taki wniosek płynie z badań dot. magazynowania energii w dwuwymiarowych układach sieciowych. W przyszłości takie badania mogą zmienić np. sposoby ładowania baterii różnego typu.

Cykliczne podawanie energii jest bardzo powszechne w naturze. Sami dostarczamy jej sobie w ten sposób, jedząc. Tę samą liczbę kalorii można dostarczyć w jednej lub dwóch dużych porcjach zjadanych w ciągu doby, albo rozbić ją na 5-7 mniejszych posiłków, między którymi są krótsze przerwy - przypomina Instytut Chemii Fizycznej PAN (IChF PAN) w przesłanym komunikacie.

Naukowcy z IChF PAN badali sposób magazynowania energii w wyidealizowanych, dwuwymiarowych układach sieciowych. Dr Anna Maciołek, jedna z autorów pracy opublikowanej w PHYSICAL REVIEW E, pracę naukowców opisuje tak: „Chcieliśmy zbadać, jak zmienia się sposób magazynowania energii w układzie, gdy pompujemy do niego energię w postaci ciepła, innymi słowy – lokalnie go podgrzewamy”. Wiadomo, że ciepło w układach się rozprzestrzenia, dyfunduje. Ale czy na gromadzenie energii ma wpływ sposób jej dostarczania; czy ma znaczenie, że podajemy dużo energii w krótkim czasie i potem długo nic, i znowu dużo energii; czy też podajemy malutkie porcje tej energii, ale za to jedna po drugiej, niemal bez przerw? - pytają badacze w przesłanym komunikacie.

Jeśli chodzi o dwuwymiarowe układy sieciowe, to już wiadomo, że pod względem efektywności magazynowania wygrywa metoda „rzadko a dużo”.

„Zauważyliśmy, że w zależności od tego, w jakich porcjach i jak często podajemy energię - ilość, jaką układ potrafi zmagazynować, zmienia się. Największa jest wtedy, gdy porcje energii są duże, ale odstępy czasowe między ich podaniem też są długie” - wyjaśnia Yirui Zhang, doktorantka w IChF PAN, cytowana w prasowym komunikacie. „Co ciekawe, okazuje się, że gdy taki układ magazynujący podzielimy wewnętrznie na swego rodzaju przedziały, czy też komory, to ilość energii możliwej do zmagazynowania w takim podzielonym +akumulatorze+ - o ile bylibyśmy go w stanie skonstruować – wzrośnie. Innymi słowy, trzy małe baterie zmagazynują więcej energii, niż jedna duża” - precyzuje badaczka. Wszystko to przy założeniu, że całkowita ilość wkładanej do układu energii jest taka sama, zmienia się tylko sposób jej dostarczania.

Choć badania prowadzone przez zespół IChF PAN należą do podstawowych i ukazują fundamentalną zasadę rządzącą magazynowaniem energii w magnetykach, mają wiele potencjalnych zastosowań. "Wyobraźmy sobie np. możliwość ładowania baterii elektrycznego samochodu nie w kilka godzin, lecz w kilkanaście minut albo znaczące zwiększenie pojemności takich akumulatorów bez zmiany ich objętości, czyli wydłużenie zasięgu auta na jednym ładowaniu. Nowe odkrycie może też w przyszłości zmienić sposoby ładowania baterii różnego typu poprzez ustalenie optymalnej periodyczności dostarczania do nich energii" - informuje IChF PAN.

Badania finansowane z grantu Harmonia Narodowego Centrum Nauki.

PAP - Nauka w Polsce

ekr/ zan/

Copyright © Fundacja PAP 2020