R&D magazine
2019_272_8
Prilagodljivi super-kondenzatorji, ki bi se polnili s sončno energijo bi lahko podpirali novo generacijo nosljive elektronike.
Preboj tehnologije za shranjevanje energije bi lahko oživil novo generacijo prilagodljivih elektronskih naprav, vključno s protetiko za amputirane osebe, ki jo poganja sončna energija.
V novem dokumentu, objavljenem v reviji Advanced Science, skupina inženirjev z Univerze v Glasgowu razpravlja o tem, kako so uporabili sloje grafena in poliuretana, da bi ustvarili prilagodljiv super-kondenzator, ki lahko proizvaja energijo iz sončne energije in shranjuje odvečno energijo za kasnejšo uporabo.
Učinkovitost njihovega novega materiala dokazujejo z napajanjem vrste naprav, vključno z nizom 84 močnostnih LED-ic, in motorjev z visokim navorom v protetični roki, kar ji omogoča, da prime vrsto predmetov.
Raziskave na področju energetske avtonomne e-kože in oblačil so najnovejše v razvoju raziskovalne skupine BEST, ki jo vodi profesor Ravinder Dahiya.
Vrhnji občutljivi sloj, ki so ga razvili raziskovalci skupine BEST, je narejen iz grafena, zelo prožnega, transparentnega »super-materiala« ogljikovih plasti debeline samo en atom.
Sončna svetloba, ki prehaja skozi zgornjo plast grafena, se uporablja za ustvarjanje električne energije preko plasti fleksibilnih fotonapetostnih celic, ki se nahajajo spodaj. Vsaka presežna moč se shrani v novo razvitem super-kondenzatorju, izdelanem iz grafitno-poliuretanskega kompozita.
Skupina je razvila razmerje med grafitom in poliuretanom, ki zagotavlja relativno veliko elektroaktivno površino, kjer se lahko odvijajo kemijske reakcije, ki ustvarjajo energijo, kar ustvarja energijsko zgoščen prilagodljivi super-kondenzator, ki se lahko hitro napolni in izprazni.
Podobni super-kondenzatorji, ki so bili razviti že prej, so dali napetosti enega volta ali manj, zaradi česar so posamezni super-kondenzatorji večinoma neprimerni za napajanje številnih elektronskih naprav. Novi super-kondenzator ekipe lahko generira 2,5 voltov, zaradi česar je bolj primeren za številne običajne aplikacije.
V laboratorijskih testih je bil super-kondenzator napajan, praznjen in napajan ponovno 15.000-krat brez znatne izgube v sposobnosti shranjevanja energije, ki jo proizvaja.
Profesor Ravinder Dahiya, profesor elektronike in nanoinženiringa na Inženirski šoli Univerze v Glasgowu, ki je vodil to raziskavo, je dejal: “To je najnovejši razvoj v nizu uspehov, ki smo jih imeli pri ustvarjanju prilagodljivih naprav na osnovi grafena, ki so sposobne, da se napajajo iz sončne svetlobe.
“Naša prejšnja generacija fleksibilne e-kože je za svoje delovanje potrebovala okoli 20 nanovatov na kvadratni centimeter, kar je tako malo, da smo dobili celo presežek energije tudi s fotovoltaičnimi celicami najnižje kakovosti na trgu.
“Želeli smo videti, kaj lahko storimo, da bi zajeli to dodatno energijo in jo shranili za kasnejšo uporabo, vendar nismo bili zadovoljni s trenutnimi vrstami naprav za shranjevanje energije, kot so baterije, da opravijo delo, saj so pogosto težke, neprilagodljive, nagnjene k segrevanju in počasnemu polnjenju.
»Naš novi prilagodljivi super-kondenzator, ki je narejen iz cenovno ugodnih materialov, nas pelje daleč naprej v naš končni cilj – ustvariti popolnoma samozadostne prilagodljive naprave, ki jih napaja sonce in ki lahko shranjujejo proizvedeno energijo.
“Obstaja ogromen potencial za naprave, kot so protetike, nosiljivi zdravstveni monitorji in električna vozila, ki vključujejo to tehnologijo. Želimo nadaljevati z izboljševanjem napredka, ki smo ga že naredili na tem področju.”
Raziskava skupine, imenovan “Graphene-Graphite Polyurethane Composites based High-Energy Density Flexible Supercapacitors,”, je objavljena v Advanced Science.
