Задоволення зростаючого попиту на збільшену ємність зберігання за допомогою поліпшених суперконденсаторів на основі графену
Попит на інтегровані пристрої накопичення енергії швидко зростає, оскільки люди все більше покладаються на портативну і бездротову електроніку, і зростає глобальна потреба в чистих джерелах енергії, таких як сонячна та вітрова енергія.
Це створює експонентну потреба в передових технологіях зберігання енергії – надійних і не обслуговуваних акумуляторних батареях і суперконденсаторах (SC) з можливістю високої щільності потужності в якості пристроїв зберігання. Суперконденсатори є найбільш підходящими кандидатами для задоволення цієї потреби завдяки своїм екологічним і довговічним характеристикам.
Дослідники з Integrated Nano Systems Lab (INSys Lab), розташованої в Центрі технологій екологічно чистої енергії, працюють над тим, щоб поліпшити продуктивність суперконденсаторів і задовольнити цю потребу в збільшеної місткості сховища.
Д-р Mojtaba Amjadipour і професор Francesca Iacopi (Школа даних і електротехніки) і Dr. Dawei Su (Школа математичних і фізичних наук) описують свою передову роботу в липневому випуску журналу «Батареї і суперкапси» від 2020 року. Особлива увага, що приділяється твердотілим суперконденсаторам на графітової основі: забезпечення окислювально-відновної реакції за допомогою електрохімічної обробки на місці, позначеної як дуже важливий документ з розміщенням переднього покриття, показує, наскільки новаторськими є їх дослідження в розробці альтернативних способів збільшення ємності зберігання.
Доктор Якопі сказала, що міждисциплінарний підхід в команді був корисний для виявлення того, що вона говорить, що це простий процес.
«Це дослідження виникло через нашого цікавості досліджувати межі дії осередків, що призвело нас до непередбачених позитивних результатів. Контроль над цим процесом був би неможливий без розуміння фундаментальних причин спостережуваного поліпшення і використання додаткових знань нашої команди ».
Традиційно суперконденсатори виготовляються з рідкими електролітами, які не можуть бути мініатюрними і можуть бути схильні до витоку, що спонукає до дослідження гелевих та твердотільних електролітів. Адаптація цих електролітів у поєднанні з вуглецевими електродними матеріалами, такими як графен, оксид графену і вуглецеві нанотрубки, має першорядне значення для поліпшення характеристик накопичення енергії.
Графен або графітовий вуглець, безпосередньо виготовлений на кремнієвих поверхнях, пропонує значний потенціал для суперконденсаторів на кристалі, які можуть бути вбудовані в інтегровані системи. Результати досліджень вказують на простий шлях значного підвищення продуктивності суперконденсаторів з використанням гелевих електролітів, які є ключовими для виготовлення квазитвердой (гелевих) суперконденсаторів.
«Цей підхід пропонує новий шлях для розробки додаткових монетарних систем зберігання енергії на кристалі, які сумісні з кремнієвої електронікою і можуть підтримувати потребу в енергії для роботи інтегрованих інтелектуальних систем», – сказав д-р Якопі.