Koreli bilim insanları bir anda şarj olan pil katili süper kapasitör üretti

Koreli bilim insanları bir anda şarj olan pil katili süper kapasitör üretti

Günümüzde tüketici teknolojisi enerji ihtiyaçlarını karşılamak için öncelikle pillere güveniyor.

Geleneksel piller enerji depolamak için kimyasal reaksiyonlar kullanır ve yüksek enerji yoğunluğu sunar, yani cihazlarımız için uzun çalışma süreleri sağlarlar. Ancak, sadece birkaç bin kullanım döngüsünden sonra yavaş şarj ve bozulma ile mücadele ederler.

Bunun aksine, süper kapasitörler enerji depolamak için elektrik yükü ayrımını kullanır. Neredeyse anında şarj olabilirler ve bozulmadan daha fazla döngüye dayanabilirler. Ancak, mevcut teknoloji düşük enerji yoğunluğu sorununu henüz çözemedi, yani depolanan enerji, cihazları uzun süre çalıştırmak için yetersizdir.

Kore Bilim ve Teknoloji Enstitüsü'ndeki (KIST) bilim insanları bu sorunları ele alan yeni bir süper kapasitör yarattılar.

Bu yeni süper kapasitör, giyilebilir cihazlarda ve elektrikli araçlarda yaygın olarak benimsenmelerini engelleyen süper kapasitörlerle ilgili enerji yoğunluğu sorunlarının üstesinden gelmeye yardımcı olabilir.

“Bu teknoloji, tek duvarlı karbon nanotüpler ve iletken polimerler kullanarak süper kapasitörlerin eksikliklerini gideriyor.”

“Karbon nanotüplere (CNT) dayalı ultra yüksek performanslı karbon lifleri geliştirmeye ve endüstriyelleştirmeye devam edeceğiz,” dedi çalışmanın ortak yazarı, KIST'ten Dr. Bon-Cheol Ku bir basın bülteninde.

Çerçevenin iyileştirilmesi

Süper kapasitörler, bir elektrolit çözeltisi (bir sıvıda asılı yüklü parçacıklar veya iyonlar) ile ayrılmış iki iletken plakadan oluşur. Bir güç kaynağına bağlandığında, elektrolitin iyonları ayrılır ve bir plakada pozitif iyonlar birikir. Buna karşılık, negatif iyonlar diğerinde toplanır.

Enerji, iki plaka arasında oluşturulan bir elektrik alanı biçiminde tutulur. İyon ayrımı neredeyse anında gerçekleşir ve bu da süper kapasitörlere hızla şarj ve deşarj olma yeteneği kazandırır.

Kimyasal reaksiyon olmadığından, süper kapasitörler olağanüstü dayanıklıdır. Ancak enerji iyonlar aracılığıyla depolandığından, birim hacim veya ağırlık başına o kadar fazla toplam enerji tutamazlar.

KIST araştırmacıları, tek duvarlı CNT'leri iletken bir polimer olan polianilin (PANI) ile birleştiren bir kompozit malzeme oluşturarak bu sorunun üstesinden geldiler.

CNT'ler oldukça iletkendir ve cihaz için sağlam bir yapısal çerçeve sağlar. PANI molekülleri, süper kapasitör yapısı boyunca CNT'lere kimyasal olarak bağlanmış küçük enerji hücreleri gibi davranır.

Bu kurulum, yalnızca süper kapasitörün enerji depolama kapasitesini değil, aynı zamanda güç dağıtımını da artırır.

Süper kapasitör uygulamaları

Araştırmacılar, süper kapasitörlerinin 100.000'den fazla şarj-deşarj döngüsünden sonra performansta istikrarını koruduğunu buldular. Ayrıca, süper kapasitör yüksek voltajlı ortamlarda yüksek dayanıklılık gösterdi.

Kompozit fiber ayrıca yüksek mekanik esneklik gösterdi, yani şekli yuvarlanarak ve katlanarak manipüle edilebilir. Bu özellikler, süper kapasitörün mevcut pil sistemleri yerine kullanılabileceği anlamına gelir.

Araştırmacılar, bu teknolojiye dayalı film benzeri yapılar geliştirerek, üretim maliyetlerini düşürerek ve üretim sürecini kolaylaştırarak bunun ticari olarak uygulanabilir olduğunu gösterdiler.

Bu, mevcut pil teknolojisinin izin verdiğinden daha uzun kullanım ömrüne sahip hızlı şarjlı cihazların üretilmesini sağlayabilir.

Kaynak: IE