Графеновые суперконденсаторы смогут заменить аккумуляторные батареи в малогабаритных и мобильных устройствах

Графеновые суперконденсаторы


В современных малогабаритных и мобильных электронных устройствах для снабжения энергией в большинстве случаев используются батареи и аккумуляторные батареи, основанные на химическом методе хранения электрической энергии. Несмотря на то, что технологии батарей все время совершенствуются, принципы, заложенные в их основе, остаются неизменными в течение многих десятилетий. Но, исследовательские группы различных научных учреждений работают над созданием новых технологий аккумулирования и хранения электрической энергии, которые в недалеком будущем должны устроить буквально переворот в этой области. И к одной из таких групп можно отнести группу исследователей из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, которые разработали структуру и технологию изготовления графеновых суперконденсаторов.

Профессор Ричард Кэнер (Richard Kaner) и его аспирант Маэр Ель-Кэди (Maher El-Kady) еще в прошлом году сообщили о разработанных ими суперконденсаторах на основе графеновой пленки, которые могут принять и отдать электрический заряд в сотни раз быстрее аккумуляторных батарей и электрическая емкость которых сопоставима с емкостью тех же аккумуляторных батарей. Сейчас же исследователи утверждают, что им удалось разработать процесс масштабируемого производства таких суперконденсаторов, что сделает их достаточно дешевыми и практичными. "Сейчас мы занимаемся поисками партнеров, которые возьмут на себя серийное промышленное изготовление наших суперконденсаторов" - рассказывает Ричард Кэнер.

Разработанный исследователями процесс производства графеновых суперконденсаторов чрезвычайно прост. На поверхность обычного DVD-диска наносится слой специального эластичного пластика, на который осаждается слой окиси графита. Такой диск с дополнительным покрытием вставляется в самый обычный пишущий привод DVD-ROM, поддерживающий технологию LightScribe, которая обычно используется для нанесения маркировки, надписей и изображений на поверхность диска. Используя лазер привода, на слое оксида графена создается сложный рисунок структуры суперконденсатора. Лазер и механика привода LightScribe обеспечивают достаточную точность создания структуры, что предотвращает возникновение замыканий между элементами этой структуры.

Но и сама структура нового суперконденсатора весма разнится от структуры, разработанной исследователями год назад. "Электроды нового суперконденсатора весьма напоминают тесно сплетенные пальцы, которые не касаются друг друга" - рассказывают исследователи, - "Это позволило получить максимально большую площадь поверхности двух электродов суперконденсатора. Помимо этого нам удалось минимизировать путь, по которому движутся ионы в электролите этого суперконденсатора. В результате новые суперконденсаторы имеют более высокие скоростные характеристики и большую электрическую емкость, нежели их предшественники".

Исследователи добавили, что, "несмотря на их "химическую сущность", новые микросуперконденсаторы демонстрируют замечательную стабильность своих характеристик даже при большом количестве циклов заряда-разряда, чего нельзя сказать про обычные химические аккумуляторные батареи. Такие замечательные характеристики суперконденсаторов позволяют серьезно задуматься об их использовании в качестве источников питания для критичных электронных устройств, таких как медицинские имплантаты, активные устройства радиочастотной идентификации и различные микродатчики, там, где замена элементов питания просто невозможна или сопряжена с определенными трудностями.

Одной из основных областей применения новых графеновых суперконденсаторов исследователи считают использование их в солнечных батареях. Установка таких суперконденсаторов позади фотогальванических элементов позволит получить одновременно устройство получения и хранения электрической энергии, которое будет отдавать накопленную в суперконденсаторах энергию в темное время суток.





Ключевые слова:
Графен, Суперконденсатор, Аккумулятор, Батарея, Хранение, Устройство, Энергия, Производство, Лазер

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Новый тип суперконденсаторов сможет вытеснить аккумуляторные батареи в сист ...
  • Графеновые суперконденсаторы - одни из главных претендентов на замену химич ...
  • Разработан новый тип твердотельного конденсатора, объединяющий лучшие свойс ...
  • Суперконденсатор на основе графена устанавливает новый рекорд электрической ...
  • Применение миниатюрных суперконденсаторов может значительно повысить срок с ...




  • 12 марта 2013 04:53
    #1 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    чем "это" лучше дорожек на плате? очередной развод?
        
    12 марта 2013 06:32
    #2 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3867
    Цитата: volod
    лучше дорожек на плате?

    НЕ встречались мне еще платы с графеновыми дорожками, и даже не знаю еще у кого можно такие заказать wink Да и паяться к углеродным контактным площадкам тоже надо суметь...


    --------------------
        
    12 марта 2013 13:59
    #3 Написал: Demnus

    Публикаций: 0
    Комментариев: 270
    volod,
    FomaNeverujuwij,
    вы извините, я возможно какого-то особо-тонкого юмора не понимаю, но вы вообще о чем? Какие дорожки? Какие платы? Какое, нахрен, паять? Оо
    Статья вроде про суперконденсаторы на основе графена, получаемого относительно простым способом...
    volod,
    Если лениво читать, то хоть ролик посмотрели бы...
        
    12 марта 2013 16:58
    #4 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    Demnus, когда я писал, видео еще не было, а на картинке нарисована разводка проводников из графена довольно крупных размеров, вот и появился вопрос, что там должно конденсировать и чем тут помог графен? алюминиевое напыление/фольга прожженная приводом чем-то хуже?
    На видео пример со светодиодом ни о чем не говорит, там мизерная энергия потребления.
        
    13 марта 2013 00:28
    #5 Написал: Demnus

    Публикаций: 0
    Комментариев: 270
    Ну так то не дорожки ^^ а не соединенные друг с другом по 2 половинки гребенки, вложенные одна в другую. Что по сути есть структура конденсатора только в разрезе.
    Знаете как кондесатор устроен? В самом простом случае это чередующийся проводник, диэлектрик опять проводник. Вот и тут тоже самое, только вместо диэлектрика зазор.
    А фишка и чему тут удивляться, так это тому, что светодиод не только загорелся, но и не погас. Конденсатор на фольге разржается моментально, выдавая высокое напряжение. А вот в случае с графеном он отдает свой заряд постепенно, как аккумулятор, зато заряжается мгновенно как конденсатор. В этом и есть показательность ролика со светодиодом, нормальный кондер его просто убил бы, а даже если нет, то он бы быстро погас.
        
    13 марта 2013 07:09
    #6 Написал: Crong

    Публикаций: 0
    Комментариев: 44
    Боюсь что не скоро графеновые суперконденсаторы будут массовыми, ведь у них огромный ресурс по сравнению с аккумуляторами, а производителям нужен постоянный спрос на товар.
        
    13 марта 2013 07:13
    #7 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    Demnus, такой огромный зазор между электродами конденсатора бывает только на старых радиоприемниках на конденсаторе подстройки (если видели) и емкость у него минимальная т.к. она растет прогрессивно обратно расстоянию между электродами и материал проводника не важен. Структура на рисунке никак не соответствует эффективному конденсатору, разве что та картинка вообще не по теме.
    Или просто наберите в поиске от чего зависит емкость и после изучения темы посмотрите на картинку еще раз.
        
    13 марта 2013 12:09
    #8 Написал: Demnus

    Публикаций: 0
    Комментариев: 270
    volod,
    я прекрасно знаю от чего она зависит.
    Однако, видите сколько их напечатано? Вот они разрезаются и укладываются стопочкой, и параллельно соединяются.
    Да и зазор не так мал как кажется. Он меньше миллиметра, при тысячах миллиметров длинны фигуры гребенки. Этого вполне достаточно для пусть и не очень емкого но вполне рабочего конденсатора.
    Кроме того на фотке структуру и так еле видно, если б они ее мельче напечатали, то ее на фотах видно не было бы. Так что я не сомневаюсь, что данный отпечаток сделан с целью не столько практического применения, сколько демонстрационного. Однако это не значит, что "та картинка вообще не по теме." ИМХО вполне нормальный из этого может выйти конденсатор.

    Crong,
    Технология настолько проста, что их можно дома самому делать. Не удивлюсь, если авиамоделисты и робоконструкторы начнут их сами клепать для своих самолетиков, и андроидов. Благо руки, у большинства из них, из нужного места растут.
        
    13 марта 2013 16:59
    #9 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    Цитата: Demnus
    Этого вполне достаточно для пусть и не очень емкого но вполне рабочего конденсатора.
    ну оно то понятно, но при чем тут графен вообще, чем он лучше алюминиевой фольги в конкретно этом конденсаторе? Проблема конденсаторов ведь не только в проводнике, но и в изоляторе, тупо утоньшение не особо помогает, т.к. напряжение снижается.
    Где здесь "суперконденсатор" из заголовка статьи?
        
    13 марта 2013 20:04
    #10 Написал: Demnus

    Публикаций: 0
    Комментариев: 270
    Ну "супер" часть, в супер конденсаторе заключается очевидно не в его объеме, а в необычном свойстве отдавать энергию не сразу выдавая тысячу вольт, а постепенно, что позволяет его использовать не как конденсатор, а как батарею. При том что сопсобность заряжаться у такого конденсатора остается как у конденсатора, т.е. очень быстро заряжается, по сравнению с аккумуляторами.
        
    14 марта 2013 18:11
    #11 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    Цитата: Demnus
    Ну "супер" часть, в супер конденсаторе заключается очевидно не в его объеме
    именно в объеме, означает больший объем, чем у о простых конденсаторов, иначе и смысла бы в них не было, ведь более медленная разрядка это его недостаток, а не преимущество.
        
    14 марта 2013 20:04
    #12 Написал: Demnus

    Публикаций: 0
    Комментариев: 270
    Ви никак тгхоллити миня? О,о Фстатье же человеческим языком написано все... Ви чем читаете? ^^

    Ученые создавшие это устройство с вами в корне не согласны. Что демонстрирует целый ряд публикаций по теме в разнообразных источниках. В том числе говорится и в видео.
    О большей емкости речи тут не идет. А способность, данной конструкции, служить в качестве батареи с ультра-быстрой зарядкой, в наше время врядли можно назвать недостатком. Если внимательно прочитаете статью, там не зря их сравнивают именно с аккумуляторными батареями...

    Не путайте это с ионисторами. Хоть их тоже называют супер конденсаторами, думаю в данном случае это принципиально разные вещи, с разными свойствами и полезны они в разных случаях.
        
    1 мая 2013 15:18
    #13 Написал: Jokstr

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Графит не является химическим элементом, им является углерод, оксид которого - CO - угарный газ или сажа. Емкость конденсатора не зависит от материала проводника, а зависит от диэлектрика, площади проводника и расстояния между проводниками, то есть при нанесении проводников, как показано на рисунке с использованием CO или воздуха в качестве диэлектрика получим конденсатор... но очень плохой конденсатор. Вообще, видно люди денег выбивают на свой "проект" из тупых, но богатых соотечественников, впрочем и у нас в Сколково таких проектов полно. Посмеялся от души.
        
    12 мая 2016 14:22
    #14 Написал: Zerger

    Публикаций: 0
    Комментариев: 776
    Такой лаборант забавный! =)


    --------------------
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.