 Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv Innovativer Silizium-Superkondensator
19.11.2013
Das innovative Superkondensator-Design, das von Materialwissenschaftlern der Vanderbilt University (USA) unter der Leitung von Assistant Professor Cary Pint entwickelt wurde, ermöglicht die Herstellung von Solarzellen, die rund um die Uhr Strom erzeugen können und nicht nur, wenn die Sonne scheint.
Es wird behauptet, dass es der erste Superkondensator ist, der vollständig aus Silizium besteht, und zusammen mit der mikroelektronischen Schaltung, die er mit Strom versorgt. Und es kann in eingebauten Handy-Akkus verwendet werden, die in Sekunden aufgeladen werden und wochenlang zwischen den Ladevorgängen halten.
Wissenschaftler glauben, dass es möglich sein wird, Batterien aus dem überschüssigen Silizium zu bauen, das in heutigen Photovoltaikzellen, Sensoren, Mobiltelefonen und vielen anderen elektromechanischen Geräten enthalten ist, wodurch die Kosten dieser Geräte gesenkt werden.
„Wenn Sie Leute bitten, einen Superkondensator aus Silizium herzustellen, werden sie Ihnen sagen, dass es eine verrückte Idee ist“, sagte Carey Pint, Assistenzprofessorin am Department of Mechanical Engineering, die die Studie leitete. „Aber wir haben eine einfache entdeckt Weg, es zu tun."
Anstatt Energie in chemischen Reaktionen zu speichern, wie es Batterien tun, speichern Superkondensatoren Energie, indem sie Ionen auf der Oberfläche eines porösen Materials sammeln. Infolgedessen können sie in Minuten statt in Stunden aufgeladen und entladen werden und halten mehrere Millionen Zyklen statt Tausende von Zyklen, die Batterien können.
Diese Eigenschaften haben es Superkondensatoren aus Aktivkohle ermöglicht, mehrere Nischenmärkte zu erobern, z. B. die Speicherung der von regenerativen Bremssystemen in Bussen und Elektrofahrzeugen erzeugten Energie und die Bereitstellung des Stoßstroms, der erforderlich ist, um die Blätter riesiger Windkraftanlagen bei sich ändernden Windbedingungen zu regulieren. Superkondensatoren hinken in Bezug auf die spezifische Kapazität immer noch hinter Lithium-Ionen-Batterien her, sodass sie immer noch zu sperrig sind, um die meisten Verbrauchergeräte mit Strom zu versorgen. Sie entwickeln sich jedoch rasant.
„Der Bau hochleistungsfähiger funktionaler Geräte aus nanoskaligen Bausteinen mit einem beliebigen Maß an Kontrolle erwies sich als ziemliche Herausforderung. Und wenn es einmal geschafft war, erwies es sich als schwierig, es zu wiederholen“, erklärte Assistenzprofessor Cary Pint.
„Trotz der hervorragenden Leistung des Geräts, das wir erhalten haben, war es unser Ziel, keine Geräte mit Rekordparametern zu entwickeln", sagte Pint. „Das Ziel war die Entwicklung von Methoden zur Schaffung integrierter Energiespeicher. Silizium ist ein ideales Material, um damit zu arbeiten es stellt die Grundlage für viele moderne Technologien und Geräte dar. Außerdem bleibt der größte Teil des Siliziums in bestehenden Geräten ungenutzt, da die Herstellung dünner Siliziumsubstrate sehr teuer und unrentabel ist.“
Pints Gruppe nutzt diesen Ansatz nun, um einen Energiespeicher zu schaffen, der sich in überschüssigem Material oder auf der Rückseite von Fotozellen und Sensoren bilden könnte. Superkondensatoren könnten überschüssigen Strom, der tagsüber von Photovoltaikzellen erzeugt wird, speichern und ihn während der Spitzenzeiten am Abend abgeben.
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