Аккумуляторы Тонкой Бумаги Из Водорослей

{h1}

Ученые разрабатывают аккумулятор, который можно использовать в качестве оберточной бумаги.

Представьте себе оберточную бумагу, которая может быть подарком сама по себе, потому что она освещается словами «С Днем Рождения». Это одно из возможных применений новой биоразлагаемой батареи из целлюлозы, бумаги.

Ученые всего мира стремятся разработать тонкие, гибкие, легкие, недорогие, экологически чистые батареи, изготовленные полностью из неметаллических деталей. Одним из наиболее перспективных материалов для этих батарей являются проводящие полимеры.

Тем не менее, до сих пор они практически непрактичны для использования в батареях - например, их способность удерживать заряд часто ухудшается по сравнению с использованием.

Легко сделать

Ключом к этой новой батарее оказалась часто надоедливая зеленая водоросль, известная как Cladophora. Гниющие кучи этого похожего на волосы пресноводного растения по всему миру могут привести к неприглядным, дурно пахнущим пляжам.

Эти водоросли образуют необычный вид целлюлозы, характеризующийся очень большой площадью поверхности, в 100 раз превышающей целлюлозу, найденную в бумаге. Это позволило исследователям значительно увеличить количество проводящего полимера, доступного для использования в новом устройстве, что позволило ему лучше заряжать, удерживать и разряжать электричество.

«Мы долго надеялись найти какое-то конструктивное применение материала из цветков водорослей, и теперь было доказано, что это возможно», - говорит исследователь Мария Стрёмм, нанотехнолог из Уппсальского университета в Швеции. «Это создает новые возможности для крупномасштабного производства экологически чистых, экономичных и легких систем хранения энергии».

Новые батареи состояли из чрезвычайно тонких слоев проводящего полимера размером всего от 40 до 50 нанометров или миллиардных долей в ширину покрытия целлюлозных волокон водорослей шириной от 20 до 30 нанометров, которые были собраны в бумажные листы.

«Их очень легко сделать», - сказал Стрёмм.

Быстрая зарядка

Исследователи отмечают, что они могут удерживать на 50–200 процентов больше заряда, чем аналогичные проводящие полимерные батареи, и, будучи лучше оптимизированными, они могут даже конкурировать с коммерческими литиевыми батареями. Они также заряжались намного быстрее, чем обычные аккумуляторные батареи - хотя для зарядки обычной батареи требуется не менее часа, новые батареи могут заряжаться от восьми минут до всего лишь 11 секунд.

Новая батарея также показала резкое увеличение способности удерживать заряд сверх использования. В то время как сопоставимая полимерная батарея показала 50-процентное снижение количества заряда, которое она могла удерживать после 60 циклов разрядки и зарядки, новая батарея показала только 6-процентную потерю за 100 циклов зарядки.

«Когда у вас толстые полимерные слои, трудно заставить весь материал правильно перезарядиться, и он превращается в изолятор, поэтому вы теряете емкость», - говорит исследователь Густав Нистрем, электрохимик из Упсальского университета. «Когда у вас есть тонкие слои, вы можете полностью разряжать и заряжать его».

Гибкая электроника

Исследователи предполагают, что их батареи хорошо подходят для применения в гибкой электронике, такой как одежда и упаковка.

«Мы не нацелены на замену ионно-литиевых батарей - мы хотим найти новые приложения, где батареи сегодня не используются», - сказал Стремме в интервью WordsSideKick.com. «Что если бы вы могли положить батарейки в обои для зарядки датчиков в вашем доме? Если бы вы могли положить это в одежду, можете ли вы соединить это с детекторами для анализа пота с вашего тела, чтобы определить, есть ли что-то не так?»

Будущие направления исследований включают в себя определение того, сколько заряда эти батареи теряют со временем, проблема с полимерными батареями и всеми батареями в целом. Они также хотят видеть, насколько они могут увеличить эти батареи, «посмотрим, сможем ли мы сделать их намного, намного больше», сказал Стремме.

Ученые подробно описали свой последний месяц в журнале Nano Letters.

  • 10 технологий, которые преобразят вашу жизнь
  • 10 глубоких инноваций впереди
  • Все об электричестве





RU.WordsSideKick.com
Все права защищены!
Перепечатка материалов разрешена только с простановкой активной ссылки на сайт RU.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RU.WordsSideKick.com