Вчені з Університету Райса на основі нанотрубок створили твердотільний суперконденсатор, який об'єднує велику ємність і тривалість зберігання енергії батарей з швидкістю зарядки і високою потужністю конденсаторов.Новое 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 перепади 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 заряджати та розряджати. Однак звичайні EDLC використовують рідкий або гелеподібний електроліт, який погано працює в жарі або холоді. У нових суперконденсаторах, винайдених в Університеті Райса, рідкий електроліт повністю замінений нанорозмірних 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. У міру зростання нанотрубки самостійно збираються в щільні структури, що нагадують мікроскопічні ворсисті килими. Кожен пучок нанотрубок в новому суперконденсатори в довжину 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 (протівоелектрод). Збірку ланцюга завершив верхній електрод, який 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 дисплеях, 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 микроробота, які подорожують в кровотоку пацієнта. Також твердотільні суеконденсатори можна застосовувати в екстремальних умовах: на сонячних електростанціях в пустелі або на супутниках.

За матеріалами: cnews.ru

Tweet