ACSAMI: Синий пигмент сделал конденсатор более ёмким, долговечным и экономичным

Исследователи из Университета Тохоку усовершенствовали конденсатор, сделав его более ёмким, долговечным и экономичным. Это шаг на пути к созданию энергоэффективных устройств.

Конденсатор — это устройство для накопления энергии, как батарея. Но в отличие от батареи, конденсатор заряжается быстрее. Например, батарея телефона не сразу достигает 100% заряда после разрядки.

Конденсаторы не всегда оптимальны, потому что у них есть недостатки.

Один из таких недостатков — небольшая ёмкость, то есть они не могут хранить много энергии одновременно. Другой недостаток — высокая цена.

В последние годы появились суперконденсаторы с повышенной ёмкостью и производительностью. Их делают с использованием наноуглеродных материалов, например, углеродных нанотрубок (УНТ). Это увеличивает площадь поверхности и общую ёмкость. Но такие конденсаторы всё равно дорогие, поэтому их невыгодно производить в больших масштабах.

Исследовательская группа, в которую вошли профессор Хироши Ябу (Университет Тохоку), венчурная компания AZUL Energy Co. и Центр совместного создания AZUL Energy x Tohoku University Bio-Inspired GX, работала над улучшением характеристик конденсаторов.

Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.

Команда увеличила ёмкость конденсаторов в 2,4 раза (до 907 Ф/ГАК) по сравнению с углеродом. Они «посыпали» активированный уголь железом азафталоцианина (FeAzPc-4N) — разновидностью синего пигмента. Это позволило молекуле адсорбироваться на молекулярном уровне благодаря окислительно-восстановительным способностям.

Исследование также показало, что конденсатор выдерживает 20 000 циклов заряда-разряда даже при высокой нагрузке в 20 A/gAC. Это позволяет использовать его для питания светодиодов.

Ябу отмечает, что увеличение срока службы конденсатора по сравнению с батареями поможет сократить количество отходов. Один и тот же конденсатор можно использовать многократно.

Конденсатор, разработанный в этом исследовании, может увеличить свою ёмкость до уровня суперконденсаторов. При его создании используются углеродные нанотрубки и доступный активированный уголь, поэтому он может стать перспективным вариантом для энергетических устройств следующего поколения.

Команда планирует сделать этот суперконденсатор ещё более мощным.

05.09.2024