Tenk om den utladede bærbare datamaskinen eller telefonen din kunne bli fulladet på ett minutt, eller om en elbil kunne lades på bare 10 minutter.
Selv om dette ennå ikke er mulig, kan ny forskning fra et team ved CU Boulder potensielt gjøre disse fremskrittene til virkelighet.
Gjennombrudd innen energilagringsforskning
I en studie publisert i Proceedings of the National Academy of Sciences, oppdaget forskerne hvordan små ladede partikler, kalt ioner, beveger seg innenfor et komplekst nettverk av mikroskopiske porer.
Dette gjennombruddet kan bane vei for utvikling av mer effektive energilagringsenheter, som superkondensatorer, ifølge Ankur Gupta, førsteamanuensis i kjemisk og biologisk ingeniørfag.
"Gitt den kritiske rollen til energi i fremtiden til planeten, følte jeg meg inspirert til å bruke min kunnskap om kjemiteknikk for å fremme utviklingen av energilagringsenheter," sa Gupta.
"Emnet føltes noe uutforsket og derfor en perfekt mulighet."
Oppdagelsen er relevant ikke bare for energilagring i kjøretøy og smarttelefoner, men også for strømnett der svingende energibehov krever effektive lagringsløsninger for å unngå sløsing i perioder med lav etterspørsel og sikre rask tilgang i perioder med stor etterspørsel.
Superkondensatorer, som er energilagringsenheter som er avhengige av ioneakkumulering i porene, tilbyr raske ladetider og lengre levetid sammenlignet med tradisjonelle batterier.
"Hovedinteressen for superkondensatorer ligger i hastigheten deres," sa Gupta.
"Så hvordan kan vi gjøre ladingen og frigjøringen av energi raskere? Gjennom mer effektiv bevegelse av ioner."
Endring av Kirchhoffs lov
Lagets funn utfordrer Kirchhoffs lov, som har styrt strømstrømmen i elektriske kretser siden 1845.
I motsetning til elektroner, beveger ioner seg av både elektriske felt og diffusjon. Forskerne oppdaget at ionebevegelser ved kryssene mellom porene avviker fra det Kirchhoffs lov beskriver.
Før denne studien ble ionebevegelse bare forstått i en enkelt, rett pore. Guptas forskning muliggjør nå simulering og prediksjon av ionebevegelse i et komplekst nettverk av tusenvis av sammenkoblede porer på bare minutter.
