Графенові суперконденсатори зможуть замінити акумуляторні батареї у малогабаритних пристроях
В сучасних малогабаритних і мобільних електронних пристроях для постачання енергією в більшості випадків використовуються батареї акумуляторні батареї, засновані на хімічному методі зберігання електричної енергії. Незважаючи на те, що технології батарей весь час удосконалюються, принципи, закладені в їх основі, залишаються незмінними протягом багатьох десятиліть. Але, дослідницькі групи різних наукових установ працюють над створенням нових технологій акумулювання і зберігання електричної енергії, які в недалекому майбутньому повинні влаштувати буквально переворот у цій галузі. І до однієї з таких груп можна віднести групу дослідників з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі, які розробили структуру і технологію виготовлення графенових суперконденсаторів.
Професор Річард Кенері (Richard Kaner) і його аспірант Маэр Ялина-Кеді (Maher El-Kady) ще в минулому році повідомили про розроблених ними суперконденсаторах на основі графенової плівки, які можуть взяти і віддати електричний заряд в сотні разів швидше акумуляторних батарей і електрична ємність яких порівнянна з ємністю тих же акумуляторних батарей. Зараз же дослідники стверджують, що їм вдалося розробити процес масштабованого виробництва таких суперконденсаторів, що зробить їх досить дешевими і практичними. "Зараз ми займаємося пошуками партнерів, які візьмуть на себе серійне промислове виготовлення наших суперконденсаторів" - розповідає Річард Кенері.
Розроблений дослідниками процес виробництва графенових суперконденсаторів надзвичайно простий. На поверхню звичайного DVD-диска наноситься шар спеціального еластичного пластика, на який осідає шар окису графіту. Такий диск з додатковим покриттям вставляється в звичайний пишучий привід DVD-ROM, що підтримує технологію LightScribe, яка зазвичай використовується для нанесення маркування, написів і зображень на поверхню диска. Використовуючи лазер приводу, на шарі оксиду графена створюється складний малюнок структури суперконденсатора. Лазер і механіка приводу LightScribe забезпечують достатню точність створення структури, що запобігає виникнення замикань між елементами цієї структури.
Але і сама структура нового суперконденсатора весма відрізняється від структури, розробленої дослідниками рік тому. "Електроди нового суперконденсатора дуже нагадують тісно сплетені пальці, які не стосуються один одного", - розповідають дослідники, - "Це дозволило отримати максимально велику площу поверхні двох електродів суперконденсатора. Крім цього нам вдалося мінімізувати шлях, по якому рухаються іони в електроліті цього суперконденсатора. В результаті нові суперконденсатори мають більш високі швидкісні характеристики і велику електричну ємність, ніж їх попередники".
Дослідники додали, що, "незважаючи на їх "хімічну сутність", нові микросуперконденсаторы демонструють чудову стабільність своїх характеристик навіть при великій кількості циклів заряду-розряду, чого не можна сказати про звичайні хімічні акумуляторні батареї. Такі чудові характеристики суперконденсаторів дозволяють серйозно задуматися про їх використання в якості джерел живлення для критичних електронних пристроїв, таких як медичні імплантати, активні пристрої радіочастотної ідентифікації та різні микродатчики, там, де заміна елементів живлення просто неможлива або поєднана з певними труднощами.
Однією з основних областей застосування нових графенових суперконденсаторів дослідники вважають, що використання їх в сонячних батареях. Установка таких суперконденсаторів позаду фотогальванічних елементів дозволить отримати одночасно пристрій отримання і зберігання електричної енергії, яке буде віддавати накопичену в суперконденсаторах енергію в темний час доби.