Izum koji će omogućiti punjenje mobitela za 5 sekundi

Richard Kaner, profesor kemije i biokemije, te član California NanoSystems instituta na Sveučilištu UCLA i njegov postdiplomac Maher El-Kady, izumili su novi radikalni tip baterija koje bi jednog dana mogle puniti mobilne uređaje, pa čak i električne automobile za samo nekoliko sekundi.

Uređaji koje nazivaju "mikro superkondenzatori bazirani na grafenu" (micro-scale graphene-based supercapacitors), mogu se puniti i prazniti od nekoliko stotina do tisuću puta brže od standardnih baterija, a sastoje se od slojeva ugljika tankih poput jednog atoma, te se mogu vrlo jednostavno proizvoditi korištenjem DVD pržilice. Znanstvenici kažu kako će ova tehnologija dovesti ne samo do bržeg punjenja uređaja, već će njihova integracija omogućiti i drastično smanjivanje raznih gadgeta.

Da bi superkondenzator bio učinkovit, potrebno je pozicionirati dvije odvojene elektrode na taj način da se maksimizira površina područja između njih, što omogućava pohranu većeg naboja.

Dosadašnji dizajn koji su testirali Kaner i El-Kady koristio je slojeve grafena koji su služili kao elektrode, poput kako kažu, "kriški kruha na sendviču", no to nije funkcioniralo s elektronskim krugovima. U novom dizajnu, znanstvenici su postavili elektrode jednu uz drugu koristeći isprepletene uzorke, slične isprepletenim prstima. To je pomoglo u maksimiziranju površinskog područja dostupnog svakoj od dvije elektrode, dok je istovremeno reduciralo putanju po kojoj se svaki ion u elektrolitu mora raspršiti. Kao rezultat ovoga, novi superkondenzatori posjeduju veći kapacitet naboja u odnosu na stariji dizajn.

Kako bi proizveli taj mikro superkondenzator, znanstvenici su koristili dvodimenzionalni list ugljika pod nazivom grafen koji u tri dimenzije posjeduje debljinu od samo jednog atoma, a za izradu novih baterija na jednostavan način, poslužili su se standardnom DVD pržilicom.

Richard Kaner i Maher El-Kady mogli bi se obogatiti na ovom izumu ukoliko ga industrija prihvati.

"Tradicionalne metode izrade mikro superkondenzatora uključuju osjetljive litografske tehnike koje dokazano stvaraju velike teškoće u isplativoj izradi uređaja, čime limitiraju svoju ekonomsku opravdanost", kaže El-Kady.

"Umjesto toga mi smo koristili LightScribe DVD pržilicu koja je izrađivala mikro superkondenzatore na velikim područjima uz djelić troškova tradicionalnih uređaja. Korištenjem te tehnike, bili smo u mogućnosti izraditi više od 100 mikro superkondenzatora na jednom disku za manje od 30 minuta koristeći jeftine materijale".

Znanstvenici kažu kako bi ljudi ovu tehnologiju mogli čak primjenjivati u svojim domovima, a jedine stvari koje su potrebne su DVD pržilica i grafitni oksid raspršen u vodi koji je komercijalno dostupan po umjerenoj cijeni.

LightScribe pržilica svojim 780nm infracrvenim laserom reducira grafitni oksid na čisti grafen, koji se potom skida s diska i postavlja na fleksibilni supstrat i reže na dijelove koji potom postaju elektrode, nakon čega slijedi završni korak, spajanje dvije elektrode slojem elektrolita u sredini.

Znanstvenici vjeruju kako će uskoro biti u prilici da surađuju s proizvođačima gadgeta. "Sada tražimo partnere u industriji koji će nam pomoći u masovnoj produkciji naših mikro superkondenzatora", navodi Kaner. 

Izvor: Sveučilište UCLA

VIDEO: Kaner i El-Kady o tehnologiji mikro superkondenzatora