Нова технологія виготовлення твердотільних суперконденсаторів на основі нанотрубок

Вчені з Університету Райса на основі нанотрубок створили твердотільний суперконденсатор, який об’єднує велику ємність та тривалість зберігання енергії батарей з швидкістю зарядки і високою потужністю конденсаторів.

Новий пристрій зберігання електроенергії здатне працювати в екстремальних умовах і є надійним і універсальним джерелом живлення, який можна застосовувати повсюдно: від мікропристроїв, до великих електростанцій.

Звичайні конденсатори, які згладжують коливання напруги, здатні витримувати цикл зарядка/розрядка сотні тисяч разів. Електричні двошарові конденсатори (EDLC), відомі як суперконденсатори, є гібридами, які можуть зберігати в сотні разів більше енергії, ніж стандартний конденсатор, але при цьому зберігаючи здатність швидко заряджатися і розряджатися. Однак звичайні EDLC використовують рідкий або гелеподібний електроліт, який погано працює в спеки або холоду. У нових суперконденсаторах, винайдених в Університеті Райса, рідкий електроліт повністю замінений наноразмерным шаром оксиду діелектричного матеріалу. Крім того, велика площа поверхні, яку забезпечують вуглецеві нанотрубки, істотно підвищує ємність суперконденсатора, що відкриває йому дорогу для масштабного комерційного використання. По мірі зростання нанотрубки самостійно збираються в щільні структури, що нагадують мікроскопічні ворсисті килими. Кожен пучок нанотрубок в новому суперконденсаторе завдовжки в 500 разів більше, ніж у ширину. При цьому крихітний мікрочіп може містити сотні тисяч пучків.

Для створення нового пристрою команді вчених довелося виростити масив пучків в 15-20 нанометрів, що складаються з вуглецевих нанотрубок завдовжки до 50 мкм. Потім масив був поміщений на мідний електрод покриттів тонким шаром золота і титану, після чого пучки нанотрубок (первинні електроди) були оброблені сірчаною кислотою для підвищення їх проводять властивостей. Наступним кроком стало покриття нанотрубок тонким шаром оксиду алюмінію (діелектриком) і алюмінієм, легованим оксидом цинку (противоэлектрод). Складання ланцюга завершив верхній електрод, що представляє собою смужку срібної фарби. В результаті вийшла конструкція метал/діелектрик/ метал.

Нова технологія виготовлення суперконденсаторів є стабільною і масштабованої. Твердотільний накопичувач енергії можна буде використовувати повсюдно: у гнучких дисплеїв, імплантатах, датчиках і будь-яких інших пристроях, де потрібні швидкі зарядка або віддача струму великої сили.

Завдяки тому, що нова батарея не містить токсичних матеріалів, вона може використовуватися, наприклад в микророботах, подорожуючих в крові пацієнта. Також твердотільні супеконденсаторы можна застосовувати в екстремальних умовах: на сонячних електростанціях в пустелі або на супутниках.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *