Croissant-Herstellung inspiriert zu Lösungen für erneuerbare Energien
Die Kunst der Croissantherstellung hat Forscher der Queen Mary University of London inspiriert, eine Lösung für ein nachhaltiges Energieproblem zu finden.
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Croissants werden durch Pressen und Falten von Teig hergestellt, um ein mehrschichtiges Gebäck zu erhalten. Die Forscher wendeten diese Technik auf einen dielektrischen Kondensator an, der ein Gerät ist, das Energie speichert wie eine Batterie.
Durch Pressen und Falten eines Polymerfolienkondensators - ein Kondensator mit einer isolierenden Kunststofffolie - konnten sie 30-mal mehr Energie speichern als der leistungsfähigste handelsübliche Dielektrikumskondensator, biaxial orientiertes Polypropylen (BOPP).
Die in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlichte Studie zeigt, dass dies die höchste Energiedichte ist, die jemals in einem Polymerfilmkondensator berichtet wurde.
Erneuerbare und nachhaltige Energiequellen wie Solar und Wind sind von Natur aus intermittierend, und um sie für die Praxis nutzbar zu machen, ist es notwendig, effiziente, kostengünstige und umweltfreundliche elektrische Energiespeichersysteme zu entwickeln.
Dr. Emiliano Bilotti, leitender Forscher der Studie von der Queen Mary University of London, sagte: "Die Speicherung von Energie kann überraschend knifflig und teuer sein, und das ist problematisch bei erneuerbaren Energiequellen, die nicht konstant sind und auf die Natur angewiesen sind. Mit dieser Technik können wir große Mengen an erneuerbarer Energie speichern, die genutzt werden kann, wenn die Sonne nicht scheint und es nicht windig ist."
Derzeit gibt es drei wesentliche Energiespeicheroptionen: Batterien, elektrochemische Kondensatoren und dielektrische Kondensatoren.
Dielektrische Kondensatoren haben typischerweise eine extrem hohe Leistungsdichte, was sie für Hochleistungs- und Pulsleistungstechnologien geeignet macht, die Energie über einen längeren Zeitraum akkumulieren und dann sehr schnell freigeben müssen. Beispiele dafür sind Motorantriebe und mobile Energiesysteme.
Dielektrische Kondensatoren sind jedoch durch die geringen Energiemengen begrenzt, die sie derzeit speichern können. Diese Forschungsstudie befasst sich mit dieser Einschränkung.
Professor Mike Reece, ein weiterer Autor der Studie von der Queen Mary University of London, sagte: "Dieser Befund verspricht einen signifikanten Einfluss auf den Bereich der Pulsleistungsanwendungen zu haben und könnte zu einer deutlichen Veränderung im Bereich der dielektrischen Kondensatoren führen, die bisher durch ihre geringe Energiespeicherdichte begrenzt war."
Teure und komplexe Synthese- und Verarbeitungswege sind normalerweise notwendig, um eine hohe Energiedichte bei Polymerfolienkondensatoren zu erreichen, aber diese neu entwickelte Verarbeitungs-, Press- und Falztechnik ist einzigartig in ihrer Einfachheit, ihrer Rekord-Energiedichte und ihrem Potenzial für die Industrie.
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Originalveröffentlichung
"Ultrahigh β-phase content poly(vinylidene fluoride) with relaxor-like ferroelectricity for high energy density capacitors"; Nan Meng, Xintong Ren, Giovanni Santagiuliana, Leonardo Ventura, Han Zhang, Jiyue Wu, Haixue Yan, Michael J Reece & Emiliano Bilotti. Nature Communications; 2019
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