Инновационный кремниевый суперконденсатор

19.11.2013

Инновационная конструкция суперконденсатора, созданная специалистами по материаловедению из университета Вандербильта (США) под руководством ассистент-профессора Кэри Пинта (Cary Pint), делает возможным создание фотоэлементов, способных вырабатывать электроэнергию круглосуточно и не только когда светит солнце.

Утверждается, 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.

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.

"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.

<< Назад: Gigabit Powerline - чип для домашних сетей через электропроводку 19.11.2013

>> Вперед: Loon от Google - система глобального доступа в Интернет 19.11.2013

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Электромобиль от BMW 14.08.2013 Немецкий автоконцерн BMW в понедельник в Лондоне, Нью-Йорке и Пекине представил первую модель новой линейки экологически чистых автомобилей с гибридным приводом и электродвигателем под суббрендом "i" - BMW i3. Новый городской хэтчбек может проехать без подзарядки расстояние в 130-160 км. При желании покупатель может дооснастить свой электромобиль дополнительным бензиновым двигателем для подзарядки аккумулятора, что даст ему возможность преодолевать за один раз до 300 километров. Новый BMWi3 поступит в продажу уже в ноябре текущего года. Как в США, так и Европе на электромобили распространяются налоговые льготы, кроме того, они сравнительно дешевы в техническом обслуживании. Поэтому BMW ожидает стремительного роста электромобилей на дорогах в ближайшие годы, сообщает информационное агентство dpa. "Этот план не краткосрочный", - заявил глава отдела сбыта BMW Йан Робертсон (Ian Robertson) на официальной презентации. Пока в Германии электромобили пользуются меньшей популярностью, чем во многих других странах. Так, в первой половине 2013 года в США было продано в 35 раз больше электромобилей, чем в ФРГ, хотя американский авторынок лишь в 5 раз больше немецкого, говорится в докладе Центра автомобильных исследований CAR университета Дуйсбурга-Эссена, опубликованном 29 июля. В настоящее время спрос на электромобили растет. Если в 2010 году по всему миру их было продано лишь 7 тысяч, то в текущем году объем продаж может составить 150-160 тысяч, прогнозируют эксперты. Ранее власти Германии объявили о цели, согласно которой к 2020 году по дорогам страны должен ездить, по меньшей мере, 1 миллион электромобилей.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025