Nowa metoda wytwarzania grafenu… na powierzchni płyt DVD

Artykuły
Brak komentarzy
Drukuj

Amerykańscy naukowcy wykorzystując laser w napędzie optycznym, opracowali nową metodę wytwarzania grafenu na powierzchni… płyt DVD. Połączenie powstałych w ten sposób arkuszy grafenu, umożliwiło następnie stworzenie elektrochemicznego kondensatora. Kondensator ten umożliwia przechowywanie jednakowych ilości energii co konwencjonalne baterie, jednak może być od nich ładowany sto, a nawet tysiąc razy szybciej. Zdaniem naukowców, kondensatory te są całkowicie elastyczne oraz wytrzymałe, dzięki czemu mogą znaleźć zastosowane w przenośnych urządzeniach elektronicznych spełniając rolę układów magazynujących energię elektryczną.

Superkondensatory

Kondensatory elektrochemiczne, nazywane również superkondensatorami lub dwuwarstwowymi kondensatorami, różnią się od tradycyjnych kondensatorów możliwością gromadzenia oraz przechowywania znacznie większej ilości ładunku elektrycznego. Wszystko to dzięki zastosowaniu w nich podwójnej warstwy węgla aktywnego, nawilżonego elektrolitem. Pomimo posiadania obiecujących właściwości elektrycznych, wydłużonego czasu eksploatacji oraz możliwości dostarczenia energii w znacznie krótszym okresie czasu w porównaniu z konwencjonalnymi bateriami, ich wadą wciąż pozostaje niska gęstość energii elektrycznej wynosząca zaledwie 4 – 5 W ∙ h/kg, przy 10 – 150 W ∙ h/kg w przypadku baterii.

mechanizm magazynowania energii w grafenowym kondensatorze elektrochemicznym
Artystyczna wizja grafenu magazynującego energię elektryczną wskutek oddziaływań z jonami w elektrochemicznym kondensatorze

Obecnie zespół fizyków kierowany przez Richarda Kenera oraz Mahera El-Kady’ego z University of California w Los Angeles, opracował urządzenie bazujące na grafenie, łączące wydajność kondensatorów oraz wysoką gęstość energii baterii. Główną częścią procesu technologicznego odpowiedzialnego za powstanie takiego urządzenia było pokrycie powierzchni płyty DVD cienką warstwą tlenku grafitu, a następnie „przekształcenie” go przy użyciu lasera, stosowanego powszechnie w napędach DVD, do postaci grafenu. W trakcie tego procesu złotobrązowy tlenek grafitu przeistaczał się w czarny grafen. Kolejnym etapem był proces odklejania plastiku od płyt DVD, na powierzchni którego znajdował się grafen, oraz umiejętne wycinanie nożyczkami tychże elementów.

Grafenowe superkondensatory

Kondensatory elektrochemiczne powstały na skutek połączenia dwóch jednakowych kawałków grafenu przy użyciu specjalnego żelu elektrolitowego. „Przetestowaliśmy wiele różnych elektrolitów, upewniając się, że stworzony przez nas materiał może być zastosowany w wielu różnych urządzeniach oraz gałęziach przemysłu”, powiedział Kaner. Arkusze grafenu otrzymane przez amerykańskich fizyków charakteryzują się dużą powierzchnią na jednostkę masy – większą niż 1500 m2/g – pozwalając zwiększyć ich pojemność oraz przewodność elektryczną do poziomu przekraczającego 1700 S/m. Ponadto arkusze te są bardzo elastyczne oraz wytrzymałe mechanicznie – mogą być zginane tysiące razy bez ponoszenia jakichkolwiek uszkodzeń mogących wpływać na ich właściwości elektryczne. „Wierzymy, że nasza praca pomoże utorować drogę do wytwarzania elastycznych superkondensatorów, mogących znaleźć zastosowanie w przenośnych urządzeniach elektronicznych”, powiedział El-Kady.

Artykuł pochodzi ze strony: physicsworld.com

Dodaj komentarz