Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Воскресенье, 8 декабря
 
 


Это интересно!

Ранее

Microsemi согласилась заплатить 230 млн за производителя систем синхронизации

Производитель аналоговых и аналогово-цифровых ИС и FPGA, компания Microsemi Corp, согласилась на покупку компании Symmetricom Inc (Сан-Хосе, США), производящую компоненты для синхронизации и измерения времени, за 7,18 долл. за акцию, что соответствует 320 млн долл. в целом.

Qualcomm представила чип для сетей Gigabit Powerline

Компания Qualcomm Atheros представила в Амстердаме приемопередатчик HomePlug AV2 для сетей Powerline, который позволяет организовывать гигабитные соединения в доме, используя существующую электропроводку.

Жителям бывшего соцлагеря новые технологии оказались неинтересны

Социологи из Евросоюза опубликовали данные опроса «Евробарометр», которые призваны ответить на вопрос, как население 28 стран ЕС относится к науке и новым технологиям. Результаты исследования показали, что наибольший уровень заинтересованности показывают жители Скандинавии, а в наименьшей степени научно-технический прогресс волнует людей в бывшем соцлагере.

Реклама

По вопросам размещения рекламы обращайтесь в отдел рекламы

Реклама наших партнеров

 

19 ноября 2013

Университет Вандербильта разрабатывает инновационный суперконденсатор из кремния

Инновационная конструкция суперконденсатора, созданная специалистами по материаловедению из университета Вандербильта (США), делает возможным создание фотоэлементов, способных вырабатывать электроэнергию круглосуточно и не только когда светит солнце.

У

тверждается, что это первый суперконденсатор, изготовленный только из кремния и вместе с микроэлектронной схемой, которую он питает. И он может быть применен во встроенных элементах питания мобильных телефонов, которые заряжаются за секунды и работают неделями между зарядками.

Достижение ученых из Университета Вандербильта под руководством ассистент-профессора Кэри Пинта (Cary Pint) описано в докладе, опубликованном в журнале Scientific.

Ученые полагают, что станет возможным построить элементы питания из лишнего кремния, имеющегося в современных фотоэлементах, датчиках, мобильных телефонах и многих других электромеханических устройствах, что позволит снизить стоимость этих устройств.

"Если вы предложите специалистам сделать суперконденсатор из кремния, они скажут вам, что это безумная идея, - рассказал Кэри Пинт, ассистент-профессор кафедры машиностроения, руководивший исследованием. - Но мы открыли простой способ добиться этого".

Вместо того, чтобы хранить энергию в химических реакциях, как это происходит в батареях, суперконденсаторы хранят энергию, собирая ионы на поверхности пористого материала. В результате, они обладают способностью заряжаться и разряжаться в течение минут, а не часов, и служить несколько миллионов циклов, а не несколько тысяч циклов, как батареи.

Эти свойства позволили суперконденсаторам, изготовленным из активированного углерода, захватить несколько нишевых рынков, таких как хранение энергии, выработанной регенеративными тормозными системами автобусов и электромобилей, и обеспечение бросков тока, необходимых для регулирования лопастей гигантских ветровых турбин при изменении ветровой обстановки. Суперконденсаторы пока что отстают по удельной емкости от литий-ионных батарей, поэтому они еще слишком громоздки для питания большинства пользовательских устройств. Однако они быстро развиваются.

"Построение функциональных устройств с высокими характеристиками из наноразмерных строительных блоков с любым уровнем контроля оказалось достаточно сложным заданием. И когда оно было выполнено, то оказалось сложным для повторения", - пояснил ассистент-профессор Кэри Пинт.

Пинт и его команда исследователей - аспиранты Лэндон Оукс, Эндрю Вестовер и пост-докторант Шахана Чаттерджи - выбрали пористый кремний, материал с управляемой и точно заданной наноструктурой, полученной с помощью электрохимического травления поверхности кремниевой подложки.

Такой подход позволил команде создать поверхности с оптимальной наноструктурой для электродов суперконденсатора, но при этом создал серьезную проблему. Как правило, кремний считается непригодным для использования в суперконденсаторах из-за того, что он легко вступает в реакцию с химическими веществами электролитов, создающими ионы, которые хранят электрический заряд.

Имея опыт выращивания углеродных наноструктур, группа Пинта решила попробовать покрыть поверхность пористого кремния углеродом. "Мы не имели представления о том, что получиться, - рассказал Пинт. - Обычно ученые выращивают графен из кремний-карбидных материалов при температуре превышающей 1400°С. А при более низких температурах, от 600 до 700°С, мы, конечно, не ожидали роста материала подобного графену".

Когда ученые вынули пористый кремний из печи, они обнаружили, что он превратился из оранжевого в фиолетовый или черный. Когда они исследовали его под мощным сканирующим электронным микроскопом, они обнаружили, что он имеет вид идентичный первоначальному материалу, но покрыт слоем графена толщиной несколько нанометров.

Когда ученые испытали материал с покрытием, они обнаружили, что он химически стабилизировал кремниевую поверхность. Когда они применили его в суперконденсаторе, они обнаружили, что графеновое покрытие улучшило плотность энергии более чем на два порядка, по сравнению с пористым кремнием без покрытия. При этом плотность энергии оказалась значительно больше, чем в промышленных суперконденсаторах.

Графеновый слой действует в качестве защитного покрытия атомарной толщины.

"Несмотря на отличные характеристики устройства, которое мы получили, нашей целью не было создание устройств с рекордными параметрами, - сказал Пинт. - Целью была разработка методов создания интегрированного хранилища энергии. Кремний - это идеальный материал для работы, потому что он является основой для множества современных технологий и устройств. К тому же, большая часть кремния в существующих устройствах остается неиспользуемой из-за того, что производить тонкие кремниевые подложки очень дорого и не выгодно".

Группа Пинта сейчас использует этот подход к созданию хранилища энергии, которое могло быть сформировано в лишнем материале или на обратной стороне фотоэлементов и датчиков. Суперконденсаторы могли бы хранить избыточную электроэнергию, вырабатываемую фотоэлементами днем, и отдавать ее в часы наибольшей нагрузки вечером.

График показывает удельную мощность (Ватт на килограмм) и плотность энергии (Ватт-часов на килограмм) конденсаторов сделанных из пористого кремния (P-Si), пористого кремния с графеновым покрытием и углеродных промышленных конденсаторов.

Больше информации об исследовании суперконденсаторов см. по ссылке.

Читайте также:
Будет ли графеновый суперконденсатор лучшим среди батарей?
Ученые создали жароупорный суперконденсатор из глины
Литий-ионные элементы обогнали по мощности суперконденсаторы
UCLA: графеновые суперконденсаторы могут совершить революцию в гибкой электронике
Гибрид графена и нанотрубок идеален для суперконденсаторов
Производство суперконденсаторов для электромобилей откроют в Дубне
Lux Research: суперконденсаторы имеет потенциал роста в 128% до 836 млн долл. в 2018 г.

Источник: EE Times Europe

Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать







 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2019 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты