Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис.1 Схема сверх гибкого твердотельного полимерного суперконденсатора.
Рис.2 Фотографии готового устройства при нормальных условиях (сверху) и при изгибе (снизу).
Рис.3 Микрофотографии поверхности электродов из PANI/CNT нанокомпозита.

Гуттаперчевые суперконденсаторы

Ключевые слова:  полианилин, суперконденсотор, тонкие пленки, углеродные нанотрубки

Опубликовал(а):  Кушнир Алексей Евгеньевич

19 октября 2010

В настоящее время портативные электронные устройства (например, мобильные телефоны, ноутбуки и цифровые камеры) становятся всё более многофункциональными и развиваются в направлении уменьшения размеров, утоньшения, уменьшения массы, гибкости и даже возможности сворачиваться, чтобы соответствовать запросам современного быстрорастущего рынка. Однако, развитие технологий управления энергией (такие как батареи и суперконденсаторы) всё ещё находится на низком уровне. Поэтому, изготовление источников энергии с низким весом (обеспечивающих больший запас энергии и мощности при меньшей массе устройства) и высокой гибкостью (работающих очень хорошо даже при условии скручивания) остается перспективной задачей. Много усилий было затрачено, чтобы достигнуть этих целей, главным образом используя углеродные сети из нанотрубок (CNT) или нанослои графена в качестве гибких электродов суперконденсаторов и батарей. Отмечено, что большинство их исследований было проведено для классической конфигурации устройств аккумулирования энергии (прокладка, зажатая между двумя электродами, уплотнённые жидким электролитом), которая несёт в себе два главных недостатка для практического применения в сфере носимых устройств. Во-первых, жидкий электролит требует надёжной герметизации. Стоит произойти утечке электролита, как тут же вредные материалы начнут пагубно воздействовать на живые организмы. Во-вторых, составные части устройства будут перемещаться друг относительно друга при сильном изгибе, что уменьшит электрохимическую производительность и срок службы устройства. Из двух вышеупомянутых пунктов следует, что в будущем будет сложно сделать классические устройства аккумулирования энергии ещё меньше.

Таким образом, для современных устройств аккумулирования энергии существует только две конфигурации (типа «кнопка» и спиральный ленточный цилиндр). Их неуклюжие массивные формы катастрофически ограничили их дальнейшие применения в сфере тонких и носимых электронных устройств.

Комбинирование материалов, основанных на углероде, с псевдоемкостными материалами (такие как оксиды переходных металлов и проводящие полимеры) является многообещающим подходом для улучшения электрохимической производительности устройств. О тонких плёнках нанокомпозита «углеродная нанотрубка/полианилин» (PANI, который является характерным представителем проводящих полимеров) как гибких электродах суперконденсаторов с улучшенными электрохимическими свойствами сообщалось в наших предыдущих исследованиях. В этой работе, мы продолжили исследование нового вида конфигурации устройства для ультратонких твердотельных суперконденсаторов, то есть двух слегка разделённых PANI/CNT нанокомпозитных электрода, надёжно зафиксированных в гелевом электролите H2SO4-поливиниловом спирте (ПВА). Исследования морфологии показали, что это – интегративное устройство, основанное на полимерах, и толщина всего устройства сопоставима с толщиной кусочка коммерческой бумаги формата A4. Электрохимические измерения показали, что эти устройства, тонкие как бумага, сохраняют великолепную суперконденсаторную производительность при условии сильного изгиба (скручивания). Также был представленный опытный образец устройства. Такой подход может обеспечить не затратную и легкомасштабируемую методику получения лёгких и гибких устройств аккумулирования энергии, которые могут найти много потенциальных применений.

Полимерные твердотельные суперконденсаторы были изготовлены простым двухступенчатым методом: 1) формирование электродов из тонкой гибкой плёнки, сделанной из PANI/CNT нанокомпозита и 2) пропитка и затвердевание двух немного разделённых электродов в H2SO4-ПВА гелевом электролите. В типичном процессе синтеза, во-первых, PANI полимеризировался, равномерно покрывая сети CNT, сделанные из беспорядочно перепутанных отдельных связок CNTs и CNT. Во-вторых, две тонкие плёнки из PANI/CNT нанокомпозита погружали в водный раствор H2SO4-ПВА (∼10 % по массе) на 10 минут и вынимали. После этого, электрод, покрытый тонким слоем раствора, был высушен на воздухе при комнатной температуре в течение 4 часов, чтобы удалить излишки воды. После эти два электрода были прижаты друг к другу под давлением ∼10 MPa в течение 10 минут. Под таким давлением тонкий слой гелевого электролита H2SO4-ПВА на всей поверхности электрода может склеиться в один тонкий разделяющий слой. Такому гибкому материалу можно придать любую форму, которая понадобится для применения в различных обстоятельствах. Подход основан на растворах, поэтому его будет легко внедрить в уже существующие методики промышленного производства.


Источник: NANOletters



Комментарии
В своё время были, хотя и сейчас имеются, лёгкие пластинчатые полимерные электронагреватели. У нас дома такие тоже используются. Могут ли заменить их предлагаемые устройства?
Нет.

Лучше бы они только другую кислоту взяли. Полистиролсульфоновую, например.
Серная, как известно, не отстирывается.

ПВС также можно попытаться подшить альдегидами, но это может и не получиться.
Dialog Expert DialogExpert, 06 июня 2012 17:37 
«ВЕДРО ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА»

Конструкторский коллектив, возглавляемый инженером Овчаровым В.В. разработал конструкцию энергонакопителя электрического тока большой удельной емкости. Конструкция накопителя электрической энергии основана на общеизвестных физических принципах, обладает высокой технологичностью в производстве и низкой себестоимостью. В конструкции применяются экологически чистые материалы, не требующие специальной утилизации. Конструкция может быть любого размера, формы и является хорошим конструкционным материалом способным нести механические нагрузки (возможны варианты монолитнотвердый или тканеобразный) На основе стандартного оборудования разработана универсальная технология производства элементов питания различного назначения от микро до макро размера. http://energ....narod2.ru/

Характеристики «НЭО»:
• Зарядное напряжение: 50-600В. (в зависимости от источника)
• Зарядный ток 1-1000А. (в зависимости от источника)
• Число циклов заряда-разряда: >10 6 (более 20лет гарантированной службы)
• Время зарядки зависит от источника, возможна мгновенная зарядка (импульс).
• Напряжение ячейки: <600В. (без использования последовательного соединения)
• Разрядное напряжение 12-36В. (в зависимости от источника потребления)
• Разрядный ток: 1-1000А. (в зависимости от источника потребления)
• Время разрядки зависит от источника потребления, возможна мгновенная разрядка (импульс).
• Из-за конструктивных особенностей при зарядке и разрядке конструкция не нагревается.
• Интервал рабочих температур: от -70 С0до +250 С0 (при минусовых температурах удельная ёмкость возрастает).
• Удельная энергия – ~10 3 - 10 5кДж/кг 0,5-28кВт-час/кг (напряжение в ячейке 20-100В)
• Удельная мощность - ~10 3 - 10 5кВт/кг (развивает изделие весом 1кг)
• Ток утечки в A: 10-6 - 10-9 (ток саморазряда не более 3% в год, что создает возможность длительного хранения)
• Плотность изделия – 1,5-3 кг/дм3 (соотношение размера и веса) http://www.a.../energo.php
http://fzp.su/?page_id=419

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Капля L-валина
Капля L-валина

Учёные МГУ предложили новый способ создания перовскитных солнечных элементов
Ученые факультета наук о материалах МГУ предложили новый способ создания перовскитных солнечных элементов. Результаты были опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces в статье "From metallic lead films to perovskite solar cells through lead conversion with polyhalides solutions".

Опубликован механизм знаменитой реакции Зелинского. Получение бензола из ацетилена с помощью автокаталитического каскада на углеродных наночастицах
Российские исследователи показали, что карбеновые центры на зигзагообразных краях графеновых структур могут представлять собой альтернативную платформу для создания эффективных каталитических систем. В частности впервые был представлен механизм реакции Зелинского: тримеризации ацетилена с образованием такого важного продукта как бензол.

Подводятся итоги творческого конкурса «ЮниКвант»
На конкурс «ЮниКвант» для участия в профильной смене по био- и нанотехнологиям в ВДЦ «Океан» поступило более 100 заявок.

2019-nCoV: очередной коронованный убийца?
Анна Петренко
В статье рассказывается о коронавирусе 2019-nCoV — что мы знаем сегодня. А ведущие международные научные издательства предоставляют бесплатный доступ к новым статьям, посвященных изучению коронавируса

Дышать свободно: как воздухоочистители борются с вирусами
Ростех
В перечне помощников в борьбе с вирусом COVID-2019 – также воздухоочистители. Речь идет о системах очистки воздуха, которые работают на основе фотокатализа. Их фильтры способны справиться с 99% бактерий и вирусов, в том числе могут стать действенным способом борьбы со злополучным COVID-2019.

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2020 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.