Zwiększenie pojemności kondensatorów dzięki powłoce molekularnej: nowe badania ukazują korzyści.

WarsawNaukowcy z Uniwersytetu Tohoku ulepszyli technologię kondensatorów. Dzięki nowej technice powlekania molekularnego zwiększyli pojemność, trwałość i opłacalność tych urządzeń. Kondensatory są kluczowymi elementami obwodów elektronicznych, ponieważ potrafią szybko magazynować i uwalniać energię, podczas gdy baterie potrzebują na to więcej czasu. Te innowacje umożliwiają produkcję niedrogich kondensatorów o wysokiej wydajności.

Kluczowe usprawnienia to:

• Zwiększona pojemność (2,4 razy większa niż tylko z użyciem węgla)
• Wydłużona żywotność (20 000 cykli ładowania-rozładowania)
• Opłacalność

Tradycyjne kondensatory ładują się szybko, ale mają niską pojemność magazynowania i są kosztowne w produkcji, zwłaszcza przy wykorzystaniu materiałów takich jak nanorurki węglowe. Chociaż materiały te wspomagają tworzenie superkondensatorów, ich wysoki koszt sprawia, że nie nadają się do powszechnego zastosowania.

Zespół z Tohoku zastosował azaflatalocyjaninę żelaza (FeAzPc-4N), pigment o niebieskiej barwie, w celu zwiększenia pojemności kondensatorów wykonanych z węgla aktywnego do 907 F/gAC. Metoda ta polega na adsorpcji na poziomie molekularnym i wykorzystuje potencjał redoks FeAzPc-4N. Technika ta nie tylko zwiększa pojemność kondensatora, ale również zapewnia jego stabilne działanie przez 20 000 cykli ładowania i rozładowania przy wysokich natężeniach prądu, dzięki czemu nadaje się do wymagających zastosowań, takich jak zasilanie diod LED.

Zobacz również:

Dzisiaj · 10:25

Odkrywanie egzoplanet: pustynie, sawanny i grzbiety kosmosu

To badanie wyróżnia się swoim dążeniem do praktycznych, skalowalnych i ekologicznych rozwiązań. Węgiel aktywny jest tani i łatwo dostępny, w przeciwieństwie do drogich i rzadkich nanorurek węglowych (CNT). Zastosowanie FeAzPc-4N pozwala na poprawę magazynowania energii poprzez procesy redoks, co oferuje bardziej zrównoważoną i opłacalną alternatywę do produkcji kondensatorów na dużą skalę.

Kondensatory mogą być teraz szerzej wykorzystywane do magazynowania energii odnawialnej, zasilania pojazdów elektrycznych oraz w codziennej elektronice. Charakteryzują się dłuższą żywotnością, co powoduje zmniejszenie ilości odpadów elektronicznych i korzystnie wpływa na środowisko. Dodatkowo, kondensatory są mniej toksyczne niż baterie, co czyni je bezpieczniejszymi dla producentów oraz użytkowników.

Zespół zamierza dalej rozwijać tę technologię, tworząc kondensatory, które będą mogły magazynować tyle energii, co baterie, a jednocześnie szybko się ładować i rozładowywać. Może to zrewolucjonizować sposoby przechowywania energii, oferując szybsze, bezpieczniejsze i bardziej trwałe rozwiązania w porównaniu z tradycyjnymi bateriami.

Zespół z Uniwersytetu Tohoku połączył niskie koszty węgla aktywowanego z wysoką wydajnością FeAzPc-4N, aby stworzyć lepsze superkondensatory. Ich praca ma na celu opracowanie nowych urządzeń, które są nie tylko bardziej zaawansowane technologicznie, ale także przyjazne dla środowiska i bardziej przystępne cenowo.