Kompakt og fleksibel superkondensator udviklet ved hjælp af en enkel spraybelægningsmetode

En let, kompakt og effektiv superkapacitor trykt på et fleksibelt plastark er udviklet af forskere ved Indian Institute of Science (IISc).

Superkapacitorer er enheder, der en dag kan erstatte batterier, der bruges i elbiler, mobiltelefoner eller bærbare computere, fordi de oplader meget hurtigt, og arbejder med næsten 100 procent effektivitet. Men de er normalt omfangsrige og kan kun lagre begrænsede mængder energi. At reducere deres størrelse uden at miste effektivitet har vist sig at være udfordrende. Det er også dyrt og kompliceret at fremstille dem ved hjælp af eksisterende metoder.

I den aktuelle undersøgelse, IISc -teamet skabte en kompakt superkapacitor ved hjælp af en simpel spraybelægningsteknik til at deponere skiftevis lag af hybrid nanokompositter på et bøjeligt plastark. Lag-for-lag mønstringen øgede overfladearealet og øgede bevægelsen af ​​ladninger, gør enheden mere effektiv end eksisterende superkapacitorer.

"Vi kan faktisk udskrive disse superkapacitorer hvor som helst, på ethvert underlag; dermed kan de let monteres på enhver overflade ligesom en simpel spray på væggene, "siger seniorforfatter Abha Misra, lektor ved Institut for Instrumentering og Anvendt Fysik, IISc.

Undersøgelsen blev offentliggjort i ACS -anvendte materialer og grænseflader .

Superkapacitorer er nyttige til hurtigt at frigive store energibeslag, i en kamera lommelygte, for eksempel, eller i dynamiske bremser i biler, tog og elevatorer. De bliver ikke kun opkrævet hurtigt, men holder også længere og er mindre giftige end batterier.

I modsætning til et batteri, der bruger kemiske reaktioner, en superkondensator bruger statisk elektricitet til opbevaring af opladning. Den har to elektroder dyppet i en elektrolyt og adskilt af en tynd isolator. Når elektroderne oplades, der skabes et elektrisk felt mellem dem, som gør det muligt at lagre energi. Jo større overfladearealet af elektroderne er, jo større er ladningen, der kan gemmes.

I øjeblikket brugte superkapacitorer kan ikke konkurrere med batterier i energilagring; en superkondensator med samme lagerkapacitet som et almindeligt batteri ville veje op til 40 gange så meget. For at gøre dem både lette og effektive, forskere har forsøgt at bruge materialer som kulstofnanorør eller reduceret grafenoxid til at forberede elektroderne. Ved hjælp af traditionel litografi til at fremstille dem, imidlertid, skaber bulkstrukturer med mindre overfladeareal for ladninger at flytte. Processen er også dyr og tidskrævende.

I stedet, Misras team brugte en simpel sprøjteteknik til at deponere tynde, skiftevis lag af MnO ₂ -coated carbon nanorør (CNT'er) og reduceret grafenoxid (rGO). Disse lag blev stablet oven på en maske i rustfrit stål monteret på et standard PET -plastark. Denne form for mønster øgede ikke kun overfladearealet, men også placeret materialerne strategisk, så afgifter kan bevæge sig effektivt.

Den lagdelte hybrid -superkapacitor viste en meget større kapacitans - et mål for, hvor meget energi der kunne lagres - sammenlignet med strukturer, der kun havde CNT, kun rGO, eller en tilfældig blanding af de to materialer. For samme størrelse, det viste også større lagerkapacitet end eksisterende superkapacitorer rapporteret til dato. Bøjning af det superkapacitor-trykte ark påvirkede heller ikke dets ydeevne, gør den nyttig til fleksible energilagringsapplikationer.