Tänk om din urladdade laptop eller telefon kunde bli fulladdad på en minut, eller om en elbil kunde laddas upp på bara 10 minuter.
Även om detta ännu inte är möjligt, så kan ny forskning av ett team vid CU Boulder potentiellt göra dessa framsteg till verklighet.
Genombrott inom forskning om energilagring
I en studie publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences har forskarna upptäckt hur små laddade partiklar, kallade joner, rör sig inom ett komplext nätverk av mikroskopiska porer.
Detta genombrott kan bana väg för utvecklingen av mer effektiva energilagringsenheter, såsom superkondensatorer, enligt Ankur Gupta, docent i kemisk och biologisk teknik.
"Med tanke på energins kritiska roll för planetens framtid kände jag mig inspirerad att tillämpa mina kunskaper i kemiteknik för att främja utvecklingen av energilagringsenheter," sade Gupta.
"Ämnet kändes något outforskat och därför som en perfekt möjlighet."
Upptäckten är relevant inte bara för lagring av energi i fordon och smartphones, utan också för elnät där fluktuerande energibehov kräver effektiva lagringslösningar för att undvika slöseri under perioder av låg efterfrågan och säkerställa snabb tillgång under perioder av hög efterfrågan.
Supercapacitors, som är energilagringsenheter som förlitar sig på jonackumulering i sina porer, erbjuder snabba laddningstider och längre livslängd jämfört med traditionella batterier.
"Det främsta intresset för superkondensatorer ligger i deras hastighet," sade Gupta.
"Så hur kan vi göra deras laddning och frigörande av energi snabbare? Genom effektivare rörelse av joner."
Modifiering av Kirchhoffs lag
Teamets resultat utmanar Kirchhoffs lag, som har styrt strömflödet i elektriska kretsar sedan 1845.
Till skillnad från elektroner rör sig joner genom både elektriska fält och diffusion. Forskarna upptäckte att jonrörelser vid porernas korsningar avviker från vad Kirchhoffs lag beskriver.
Före denna studie förstods jonrörelser enbart i enkel, rak por. Guptas forskning möjliggör nu simulering och förutsägelse av jonrörelser i ett komplext nätverk av tusentals sammanlänkade porer på bara några minuter.
