Kondensator jak bateria
Naukowcy od dawna szukają przenośnego pojemnego źródła energii, które w razie potrzeby szybko dostarczy dużych jej ilości. Obecnie z jednej strony mamy baterie, zdolne do przechowania dużych ilości energii, którą uwalniają jednak wolno, a z drugiej - mało pojemne kondensatory zapewniające szybkie dostawy energii.
Naukowcy University of Maryland pracują nad kondensatorem, który posiada też właściwości baterii. Ich badania znajdują się dopiero w początkowej fazie, jednak już w tej chwili wiadomo, że nowy kondensator jest w stanie przechować 100-krotnie więcej energii niż tradycyjne urządzenia podobnej wielkości. W przyszłości tego typu kondensatory mogłyby trafić do samochodów elektrycznych czy przechowywać energię ze źródeł odnawialnych i uwalniać ją w razie potrzeby.
Profesorowie Sang Bok Lee i Gary Rubloff z Maryland NanoCenter stworzyli matrycę kondensatorów elektrostatycznych. To najprostszy typ kondensatora, który przechowuje ładunek na powierzchni dwóch elektrod przedzielonych izolatorem. Jego pojemność jest wprost proporcjonalna do powierzchni elektrod.
Amerykańscy naukowcy zwiększyli ją dzięki nanotechnologii. Elektrody zawierają liczne pory.
Do ich produkcji akademicy wykorzystali szklaną płytę pokrytą aluminium. Następnie wykonano w nim pory poprzez wytrawianie kwasem i podłączenie prądu. Precyzyjne kontrolowanie warunków, w jakich przebiega cały proces, umożliwiło otrzymanie bardzo regularnej sieci porów o średnicy 50 nanometrów i głębokości 30 mikrometrów każdy. Następnie z tak przygotowanego aluminium tworzy się kondensator.
W artykule opublikowanym w Nature Nanotechnology opisano 125-mikrometrowej szerokości matrycę, na której umieszczono milion kondensatorów. Jej powierzchnia jest 250 razy większa, niż powierzchnia klasycznego kondensatora o tych samych rozmiarach. Pojemność wspomnianej matrycy wynosi około 100 mikrofaradów na centymetr kwadratowy.
O dużej pojemności decydują nie tylko pory w aluminium, ale również wyjątkowo małe odległości pomiędzy elektrodami. Grubość każdego z nanokondensatorów wynosi zaledwie 25 nanometrów. Bliskie sąsiedztwo kondensatorów powoduje, że można pomiędzy nimi przechować dodatkowe ładunki. Wszystko to razem czyni z matrycy urządzenie o wyjątkowej architekturze. To niesamowite. Mam nadzieję, że będą w stanie skalować swoje urządzenie - mówi Robert Hebner z University of Texas.
Komentarze (5)
j50, 17 marca 2009, 00:42
Od dawna się zastanawiałem, kiedy wreszcie zostanie wynaleziony kondensator mogący w praktyce zastąpić akumulatory. Wygląda na to, że właśnie to nastąpiło! Ciekawi mnie tylko, czy ten kondensator pozwala na regulowane uwalnianie zgromadzonej energii.
Być może jesteśmy świadkami początku kolejnej rewolucji w technice.
pogo, 17 marca 2009, 01:21
kwestia regulacji uwalnianej energii zawsze należy do odbiornika... czyli odpowiedni ukąłd elektroniczny wszystko zrobi... zwykłą baterię też można szybko rozładować... ale wtedy ne dośc ze spadnie ostron jej napięcie to jeszcze zacznie się gotować... wystarczy zewrzeć baterię i efekt murowany
ale to ma się rozładować szybko i sie nie nagrzać nadmienie
j50, 17 marca 2009, 02:17
Dzięki pogo! Tak właśnie przypuszczałem. W fizyce najsłabiej rozumiem zjawiska elektryczne.
W tym kondensatorze zastanawia mnie jedno. Wygląda na to, że na razie jest mowa o konstrukcji dwuwymiarowej (coś w rodzaju płyty). Jeśli jednak zostałaby skonstruowana struktura trójwymiarowa, to wydajność powinna wzrosnąć znacznie. Ciekawie wyglądają tu efekty uboczne magazynowania energii pomiędzy nanostrukturami.
w46, 17 marca 2009, 11:47
Klasyczne kondensatory składają się z wielu warstw - w tym przypadku będzie zapewne podobnie (w wersji produkcyjnej).
100krotnie większa pojemność to rewelacja, ciekawe jak długo są w stanie trzymać ładunek, no i jak duże napięcia zniesie tak cienka warstwa izolatora i czy się nie przegrzeje przy dynamicznych cyklicznych ładowaniach/rozładowaniach
thikim, 17 marca 2009, 16:56
Pory jakie są wykorzystywane są strukturami trójwymiarowymi. Postęp jest ale pisano o tym już kiedyś tutaj. O zastosowaniu nanotechnologii do produkcji kondensatorów i uzyskiwania dużych powierzchni czynnych.
Tutaj mowa jest o matrycy takich kondensatorów. Chyba w tym jest cała nowość.