Σούπερ πυκνωτής για φορτίσεις που διαρκούν εβδομάδες

Ένα σούπερ πυκνωτή φτιαγμένο από πυρίτιο κατασκεύασαν επιστήμονες του Πανεπιστημίου Vanderbilt στις ΗΠΑ. Ο συγκεκριμένος πυκνωτής μπορεί να ενσωματωθεί σε τσιπ, κάτι το οποίο θα είχε ως αποτέλεσμα την δραματική επέκταση της διάρκειας «ζωής» των κινητών, καθώς μία και μόνη φόρτιση θα μπορούσε να διαρκεί εβδομάδες.
Η σχετική μελέτη δημοσιεύτηκε στο Scientific Reports. O συγκεκριμένος σούπερ πυκνωτής (supercapacitor) είναι ο πρώτος που είναι φτιαγμένος από πυρίτιο και λειτουργεί συγκεντρώνοντας ιόντα στην επιφάνεια του πορώδους υλικού. Η βασική του διαφορά σε σχέση με τις «κανονικές» μπαταρίες, οι οποίες λειτουργούν μέσω χημικών αντιδράσεων, είναι ότι μπορεί να φορτιστεί μέσα σε λίγα λεπτά και να διαρκέσει πολύ περισσότερο. Μέχρι τώρα, το πυρίτιο θεωρούνταν ακατάλληλο υλικό για χρήση σε supercapacitors, λόγω του τρόπου με τον οποίο αλληλεπιδρά με ηλεκτρολύτες. Επίσης, ως τώρα οι σούπερ πυκνωτές θεωρούνταν ότι βρίσκονται «πίσω» από τις μπαταρίες lithium-ion όσον αφορά στη χρήση τους σε καταναλωτικές συσκευές, λόγω του μεγάλου τους όγκου.
Η ομάδα του επίκουρου καθηγητή Κάρι Πιντ, που ήταν επικεφαλής του προγράμματος, κάλυψε το πυρίτιο με μερικά νανόμετρα γραφενίου, σταθεροποιώντας την επιφάνειά του και καθιστώντας την ιδανική για αποθήκευση ενέργειας. Το στρώμα γραφενίου λειτουργεί ως προστατευτική επικάλυψη, ενώ παράλληλα βελτιώνει τις επιδόσεις του υλικού όσον αφορά στην αποθήκευση ενέργειας.
«Αν ρωτήσεις ειδικούς σχετικά με την κατασκευή ενός supercapacitor από πυρίτιο, θα σου πουν ότι πρόκειται για τρελή ιδέα» λέει ο Πιντ. «Αλλά βρήκαμε έναν εύκολο τρόπο να το κάνουμε».

«Όλα όσα μας καθορίζουν σε ένα σύγχρονο περιβάλλον χρειάζονται ηλεκτρισμό. Όσο περισσότερο μπορούμε να ενσωματώσουμε την αποθήκευση ενέργειας σε υπάρχοντα υλικά και συσκευές, τόσο πιο αποδοτικά θα τα κάνουμε» συμπλτηρώνει, αναφερόμενος στη δυνατότητα ενσωμάτωσης τέτοιων πυκνωτών σε κάθε μεμονωμένο τσιπ, έτσι ώστε να εξυπηρετούν άμεσα τις ενεργειακές απαιτήσεις των κυκλωμάτων τους.
Πέρα από κινητά με ενσωματωμένες κυψέλες ενέργειας, ο συγκεκριμένος supercapacitor θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί και σε ηλιακές κυψέλες οι οποίες παράγουν ενέργεια ακόμα και όταν ο ήλιος δεν είναι στον ουρανό.
Επί της παρούσης, η ομάδα των ερευνητών του Vanderbilit επικεντρώνεται στο αντικείμενο της αποθήκευσης ενέργειας σε υλικά που βρίσκονται σε μη αξιοποιούμενες περιοχές συσκευών, όπως στα πίσω μέρη ηλιακών κυψελών και αισθητήρων.
«Παρά τις εξαιρετικές επιδόσεις συσκευών που επιτύχαμε, ο στόχος μας δεν είναι να δημιουργήσουμε συσκευές με επιδόσεις ρεκόρ, αλλά να αναπτύξουμε έναν “οδικό χάρτη” για ενσωματωμένη αποθήκευση ενέργειας. Το πυρίτιο είναι ιδανικό υλικό για να επικεντρωθούμε επειδή αποτελεί τη βάση μεγάλου τμήματος της σύγχρονης τεχνολογίας μας. Επιπροσθέτως, το μεγαλύτερο τμήμα του πυριτίου στις υπάρχουσες συσκευές παραμένει αχρησιμοποίητο, καθώς είναι πολύ δαπανηρή η διαδικασία παραγωγής λεπτών φύλλων πυριτίου» αναφέρει ο Πιντ.

Πηγή: Ναυτεμπορική

http://www.electronicsnews.com.au/news/supercapacitor-stores-electricity-on-silicon-chips