科技日報記者?張夢然
想象一下，如果你沒電的筆記本電腦或手機可在1分鐘內(nèi)充滿電，電動汽車可在10分鐘內(nèi)充滿電，那該多方便！美國科羅拉多大學(xué)博爾德分校研究人員在新一期《美國國家科學(xué)院院刊》發(fā)表的研究成果，為實現(xiàn)這種愿景帶來了希望。
論文截圖
圖片來源：《美國國家科學(xué)院院刊》網(wǎng)站
超級電容器是一種依靠孔隙中離子積累的儲能設(shè)備，與電池相比，超級電容充電時間短，使用壽命長。近年來，為研發(fā)超級電容，多孔材料在儲能系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越受到重視，科學(xué)家也利用多種化學(xué)工程技術(shù)來研究多孔材料中的電流移動。
然而，此前的文獻(xiàn)僅描述過離子在一個孔隙中的運動。這項新研究卻可在幾分鐘內(nèi)模擬和預(yù)測離子在數(shù)千孔隙相互連通的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的運動。研究人員在實驗中發(fā)現(xiàn)了微小帶電粒子（稱為離子）如何在復(fù)雜的微小孔隙網(wǎng)絡(luò)中移動，這一突破將有助于開發(fā)超級電容器等更高效的儲能設(shè)備。
此次的發(fā)現(xiàn)修正了基爾霍夫定律，該定律自1845年以來一直“支配”著電路中的電流，是課本上電路理論中最基本也是最重要的定律之一。但與電子不同，離子的移動既受電場影響，也受擴散影響。研究人員發(fā)現(xiàn)，離子會在孔隙交叉處移動，與基爾霍夫定律所描述的不同。
新發(fā)現(xiàn)不僅有望為汽車、電子產(chǎn)品等帶來高效充電設(shè)備，而且對電網(wǎng)儲能也具有重要意義，因為電網(wǎng)能源需求波動很大，更需要高效的能源存儲，這樣才能盡可能避免在需求低迷期間浪費，并確保在需求高漲期間快速提供供應(yīng)。
總編輯圈點：
電池，一種能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。自從有了電池，我們一直在追求更大的電容量、更安全的發(fā)電裝置，以及更快的充電方式。現(xiàn)代人常常有電量焦慮，我們的手機，我們的新能源車，都依賴電池；而我們的正常生活，又與這些電子產(chǎn)品息息相關(guān)。此次，科研人員的發(fā)現(xiàn)改變了人們對基爾霍夫定律的認(rèn)知，有望帶來一種超級電容器，為實現(xiàn)快速充電奠定了基礎(chǔ)。當(dāng)然，一分鐘就充滿手機這個美好愿景，還得等以后對超級電容器進行更充分研究、開展商業(yè)化應(yīng)用后，才能實現(xiàn)。
