Ионистор из графена позволит зарядить IPhone за 5 секунд

Американцы создали систему хранения энергии принципиально нового типа, переход на которую позволит зарядить мобильный телефон или даже электромобиль за считанные секунды. Технология микромасштабных суперконденсаторов (ионисторов) на основе графена позволяет заряжать и разряжать устройства в сотни и даже тысячи раз быстрее, чем стандартные аккумуляторные батареи. Новые суперконденсаторы создаются из слоя углерода толщиной в один атом. Они могут быть легко изготовлены с помощью стандартного пишущего DVD привода и интегрированы в электротехнические устройства. В перспективе переход на подобные системы хранения энергии может привести к дальнейшей миниатюризации мобильных устройств.

«Интеграция подсистем хранения электроэнергии в электронные схемы является сложной задачей. Зачастую она ограничивает уровень миниатюризации всей системы», сказал Ричард Канер, профессор материаловедения и инженерии из Калифорнийского университета в Лос Анжелесе (UCLA), где и была разработана новая технология.

Как уже упоминалось выше, чтобы реализовать свою инновационную концепцию микро-суперконденсаторов на практике, исследователи использовали двумерную аллотропную модификацию углерода – графен. Он образуется слоем атомов углерода толщиной в один атом, соединенных в гексагональную двумерную кристаллическую решетку. 



Команда ученых нашла весьма оригинальный способ создания новых ионисторов — с помощью стандартного пишущего DVD привода (в простонародье «DVD-резак»), поддерживающего технологию LightScribe. Отметим, что традиционные технологии изготовления микро-суперконденсаторов предполагают использование трудоемких литографических техпроцессов. Это в свою очередь оборачивается невозможностью разработки конкурентоспособных с экономической точки зрения устройств.

Технология LightScribe изначально предназначалась для нанесения рисунка на обратную сторону оптических дисков. Но ученые из UCLA смогли сделать ее намного полезнее. Они покрыли диск слоем оксида графита на пластиковой подложке, а затем выжгли лазером стандартного пишущего DVD привода очертания обкладок (электродов) ионистора. Под действием красного лазера с длиной волны 650 нанометров оксид графита превратился в графен, электропроводность которого на шесть порядков выше, чем у исходного материала. Ученым удалось менее чем за полчаса получить более 100 графеновых суперконденсаторов на одном диске. В лабораторных образцах удалось достичь плотности мощности в 200 ватт на кубический сантиметр.

Как известно чем меньше расстояние между обкладками суперконденсатора, тем больше его емкость. Поэтому исследователи выбрали паттерн, позволяющий не только задействовать максимальную площадь рабочей поверхности, но и уменьшить путь, проходимый ионами в электролите до электродов. Они отказались от наложения нескольких слоев графеновых электродов, так как такая конструкция, несмотря на ее функциональность, плохо совмещалась с интегральными схемами. Именно поэтому суперконденсаторы состоят из чередующихся на одной плоскости разделенных диэлектриком электродов. Получаемые системы хранения энергии выдерживают значительные деформации без какого-либо ущерба и демонстрируют отличную стабильность на протяжении множества циклов разрядки / зарядки.

Ученые отмечают, что их разработка может быть интегрирована в гибкие дисплеи и электронную бумагу, а также в носимую электронику. Покрытие на основе графена может наноситься на обратную сторону солнечных панелей и служить для аккумуляции энергии. Сейчас UCLA ведет поиск инвесторов и промышленных партнеров с целью организации массового выпуска микро-суперконденсаторов. опубликовано 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! ©

Присоединяйтесь к нам в Facebook , ВКонтакте, Одноклассниках

Источник: energysafe.ru/energy_conservation/batteries_ups/ionistor-iz-grafena-pozvolit-zaryadit-iphone-za-pyat-sekund.html