211service.com
Ultrabatteriet
En banbrytande teknik håller fram löftet om att ladda elektroniska prylar på några minuter, att aldrig behöva byta batteri igen och sänka kostnaden för hybridbilar. Tekniken har faktiskt potential att ge en energilagringsenhet tio gånger kraftfullare än till och med de senaste batterierna i hybridbilar – samtidigt som den överlever själva fordonet.
Den nya tekniken, utvecklad vid MIT:s laboratorium för elektromagnetiska och elektroniska system, bör förbättra ultrakondensatorer genom att byta in kolnanorör, och därigenom kraftigt öka elektrodernas yta och förmågan att lagra energi.
Ultrakondensatorer, en förädlad version av de kondensatorer som ofta används inom elektronik, har funnits i årtionden. De är välkända för att vara kraftfulla, det vill säga kan snabbt absorbera och släppa ut elektricitet. Men de kan inte lagra mycket energi så deras lagrade elektricitet är slut på några sekunder. Som ett resultat har de begränsats till nischapplikationer, som att tillhandahålla snabba kraftutbrott i vissa hybridbussar.
Nu har forskare vid MIT hittat vad de tror är ett sätt att förbättra uthålligheten hos ultrakondensatorer flera gånger – vilket gör att enheterna kan behålla fördelarna med kraft och livslängd, samtidigt som de lagrar ungefär lika mycket energi som batterierna som används i hybrider.
Mängden energi ultrakondensatorer kan hålla är relaterad till ytan och konduktiviteten hos deras elektroder. Forskarna har ökat ytan med mer än en storleksordning genom att använda kolnanorör, säger Joel Schindall, professor i elektroteknik vid MIT och en av forskarna i projektet. En kvadratcentimeter av ledande plåt när den är belagd med nanorören har en yta på cirka 50 000 kvadratcentimeter, jämfört med 2 000 kvadratcentimeter när man använder kolet i en kommersiell ultrakondensator idag. De mycket rena kolnanorören är också extremt ledande, vilket borde öka uteffekten jämfört med befintliga ultrakondensatorer, säger forskarna.
Tekniken kan också hitta tillämpningar bortom hybrider. Ultrakondensatorer kan göra det möjligt för bärbara datorer och mobiltelefoner att laddas på en minut. Och till skillnad från bärbara batterier, som börjar förlora sin förmåga att hålla en laddning efter ett eller två år, kan de fortfarande vara starka långt efter att enheten är föråldrad. Teoretiskt sett finns det ingen process som skulle göra att [ultrakapacitorn] behöver bytas ut, säger professor John Kassakian, en annan av forskarna.
Det största hindret som den nya tekniken sannolikt kommer att möta är inte tekniskt utan ekonomiskt. Nanomaterialen är förmodligen hundra eller tusen gånger dyrare idag än de material som vi använder, säger Michael Sund, talesperson på Maxwell Technologies, San Diego CA, en tillverkare av kommersiella ultrakondensatorer. De marknader som vi betjänar är prisbaserade. Om vår produkt lagrade hundra gånger mer energi, men kostade hundra gånger mer, kanske det inte finns någon marknad för den.
Men MIT-forskarna hoppas att med tiden, och med hjälp av stordriftsfördelar, kan nanorörs-ultrakondensatorer tillverkas för samma kostnad som batterier.
Nästa steg är att mäta prestandan hos en enhet som använder kolnanorören och att odla nanomaterialen på ett flexibelt substrat som kan rullas till en storskalig ultrakondensator.