Не за горами то время, когда нам не нужно будет регулярно покупать батарейки для различных устройств или часами ждать, когда зарядятся аккумуляторы. Будущее без батареек станет реальностью. Мобильный телефон или mp3-плеер будет заряжаться за считанные минуты и держать заряд неделями.
Группа инженеров из Университета Вандербильта (Нэшвилл, Тенесси, США) разработала первый в мире кремниевый суперконденсатор.
«Если Вы спросите экспертов о создании суперконденсатора из кремния, то они скажут Вам, что это — сумасшедшая идея, — говорит Кэри Пинт, доцент Университета Вандербильта. — Но мы сделали это просто и легко».
Все использующиеся сейчас батарейки и аккумуляторы накапливают энергию химических реакций. Новый суперконденсатор запасает энергию, собирая ионы на пористой поверхности кремния. Однако кремний способен вступать в реакцию с некоторыми соединениями электролитов, дающих ионы. Чтобы защитить кремний от нежелательного воздействия разработчики покрыли поверхность графеном.
Графен — это особая модификация углерода, обладающая большой механической жёсткостью и высокой теплопроводностью. Высокая подвижность электронов в его кристаллической решётке делает графен перспективным материалом для будущей замены кремния в интегральных микросхемах. В 2010 году К.С. Новосёлову и А.К. Гейму за «передовые опыты с двумерным материалом — графеном» была присуждена Нобелевская премия по физике.
Графен не только обеспечил химическую стабильность кремния, но даже повысил энергетическую ёмкость устройства более чем на два порядка. Это предоставило возможность хранить в небольших кремниевых чипах больше энергии, чем в коммерческих конденсаторах, используемых, например, в регенеративных тормозных системах.
В дальнейшем Кэри Пинт видит работу своей группы направленной на разработку таких комплектующих для различных устройств, которым не требовались бы внешние накопители энергии (например, аккумуляторы). Электронные устройства будущего должны накапливать и хранить энергию прямо в своих микросхемах. «Чем глубже мы сможем интегрировать возможность хранения энергии в существующие материалы и устройства, тем более компактными и эффективными они станут», — говорит Пинт.
По материалам:
- This Graphene-Coated Silicon Power Cell Signals a Battery-Free Future.
- Graphene Could Become World’s Best Super Battery.
Андрей Панов, ноябрь 2013.
