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克萊姆森大學(xué)和印度科學(xué)研究所的研究人員設(shè)計(jì)了一種智能超級電容器，使用一種新型的金屬氧化物——五氧化二釩和氧化鋅——可以有效地從陽光中收集能量，同時(shí)將其轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存。

和電池一樣，超級電容器也能儲(chǔ)存和釋放電能。但與電池不同的是，超級電容器不需要化學(xué)反應(yīng)來儲(chǔ)存能量。相反，電荷是靜電儲(chǔ)存的，這使得超級電容器可以快速充電和放電。這項(xiàng)研究可能會(huì)為未來的自我充電消費(fèi)電子產(chǎn)品鋪平道路，比如健康監(jiān)測設(shè)備。

雖然太陽能是可再生的，但一個(gè)挑戰(zhàn)是，它是在太陽出來的時(shí)候采集的，必須儲(chǔ)存起來以備將來使用。傳統(tǒng)上，這需要兩個(gè)獨(dú)立的設(shè)備——一個(gè)將光收集成電能，另一個(gè)將其存儲(chǔ)起來。兩者兼?zhèn)鋾?huì)使整個(gè)系統(tǒng)變得笨重。來自印度科學(xué)研究所Abha Misra教授實(shí)驗(yàn)室和克萊姆森納米材料研究所(CNI)的研究人員開發(fā)了一種智能設(shè)備，可以將光能轉(zhuǎn)換為電能并存儲(chǔ)起來，減少了體積。

氧化鋅具有成本低、載流子遷移率高、載流子擴(kuò)散時(shí)間長、易于在底物上合成、無毒等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于光依賴性電荷轉(zhuǎn)移領(lǐng)域，如光伏和光催化等。它具有電子傳輸和空穴阻塞特性，在光照射下容易產(chǎn)生光激發(fā)電子。然而，其寬的帶隙限制了其在窄光譜下的應(yīng)用，需要一種新的策略來提高其性能。

研究人員將五氧化二釩和氧化鋅堆疊在一起，形成了一種獨(dú)特的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)提高了過去材料將光能轉(zhuǎn)化為電能的能力。在一項(xiàng)測量其儲(chǔ)存光線能力的測試中，這種新設(shè)備將之前的記錄提高了四倍。

“我們發(fā)明了一種二合一設(shè)備，不僅能更有效地收集光，還能將其存儲(chǔ)為電能，這與目前存在的其他系統(tǒng)不同，”物理與天文系博士后、CNI研究員Mihir Parekh說。“我們選擇的材料允許我們設(shè)計(jì)帶隙，這樣光到電的轉(zhuǎn)換就非常有效。”

研究人員發(fā)現(xiàn)，該裝置在超過5000次循環(huán)中表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能和穩(wěn)定性。

CNI的創(chuàng)始董事、理學(xué)院物理與天文系的R.A.鮑恩物理學(xué)教授阿普拉奧·拉奧(Apparao Rao)說：“我們在這里所做的本質(zhì)上是試圖收獲我們周圍自然界的每一盎司能量。我們有很多陽光。這項(xiàng)研究背后的驅(qū)動(dòng)力是，除了已經(jīng)成為成熟領(lǐng)域的太陽能電池之外，打開另一種技術(shù)的大門，以捕捉我們周圍的能量。”

原標(biāo)題：這種智能超級電容器可以將太陽能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存