在储能领域,钻石也能大放异彩。
近日,澳大利亚昆士兰科技大学研究团队研发出了金刚石纳米线束储能系统,并通过建模得出该系统能量密度可达1.76MJkg-1,比同质量的钢弹簧高出4-5个数量级,是锂离子电池的3倍。
当地时间年4月20日,相关研究成果在线发表于《自然》子刊《自然通讯》(NatureCommunications),题为Highdensitymechanicalenergystoragewithcarbonnanothreadbundle(碳纳米线束的高密度机械能存储)。
自然界中最坚硬的物质
没有金刚钻,就别揽瓷器活。
这句耳熟能详的话,其实源于一门古老的民间手艺「锔瓷」。
锔瓷是指,把打碎的瓷器再修复起来的技术。而金刚钻,就是锔瓷艺人们为更加精致地完善瓷器钻孔、镶金、粘合等工作制作的一种棍状工具,因顶端上有一颗硬度极大的金刚石而得名。
而这里的金刚石,是一种由碳元素组成的矿物,是石墨的同素异形体,也是自然界中天然存在的最坚硬的物质。实际上,金刚石正是钻石的原身。
通常而言,金刚石主要用于制作观赏宝石或用于制造地质钻头、石油钻头等工业场景。文艺复兴时期的金刚石,常常被意大利豪门当做一种慢性毒药——服下金刚石粉末后,粉末会粘在胃壁上,经过长期摩擦会造成胃溃疡、胃出血,最终导致死亡。
而如今,要以可持续的方式满足日益增长的能源需求,金刚石再次派上了用场。
大规模储能介质
雷锋网了解到,当前可再生能源供应的解决方案,主要是利用工业废热、太阳能光伏能量或在环境中收获机械能,包括电磁电能发生器、机械能采集器和电化学采集器在内的各种能量采集器也应运而生。
而面对这种间歇性的可再生能源,也就意味着大规模的能量存储成为21世纪能源领域的一个重要课题。
基于这一考虑,昆士兰科技大学研究团队想到了一种材料——「碳纳米管」(CNT)。
碳纳米管是一种一维纳米材料,具有许多异常的力学、电学和化学性能。
研究人员认为,由于碳纳米管(CNT)的高强度、高模量,利用基于碳纳米管的纤维作为机械能储存介质和能量采集器,应当是可行的,相比电化学电池(如锂离子电池)也可以实现快速有效、更为稳定可逆的能量充放电。长远来看,这些特性也可能使其成为人造肌肉、软体机器人、柔性电子设备的重要组成部分。
近年来,碳纳米管得到了广泛研究,研究主要