Dispositivo híbrido de almacenamiento de energía muy pequeño
Una nueva investigación en la Universidad de Rice
El laboratorio del profesor de Rice University, Pulickel Ajayan ha incluido en un ion de litio de todo el dispositivo de almacenamiento de energía en un solo nanocable, según ha informado este mes en la American Chemical Society revista Nano Letters. Los investigadores creen que su creación es tan pequeño como estos dispositivos sea posible obtener, y podría ser útil como fuente de energía recargable para las nuevas generaciones de la nanoelectrónica.
En su estudio, los investigadores describen las pruebas en dos versiones de su batería / híbrido supercapacitor. El primero es un sándwich con ánodo de níquel / estaño, óxido de polietileno (PEO) y las capas de electrolito polianilina catódicos, que fue construido como una prueba de que los iones de litio que se mueven de manera eficiente a través del ánodo con el electrolito y el cátodo supercapacitor tipo, que almacena los iones en volumen y le da al dispositivo la capacidad de carga y descarga con rapidez.
El laboratorio del profesor de Rice University, Pulickel Ajayan ha incluido en un ion de litio de todo el dispositivo de almacenamiento de energía en un solo nanocable, según ha informado este mes en la American Chemical Society revista Nano Letters. Los investigadores creen que su creación es tan pequeño como estos dispositivos sea posible obtener, y podría ser útil como fuente de energía recargable para las nuevas generaciones de la nanoelectrónica.
En su estudio, los investigadores describen las pruebas en dos versiones de su batería / híbrido supercapacitor. El primero es un sándwich con ánodo de níquel / estaño, óxido de polietileno (PEO) y las capas de electrolito polianilina catódicos, que fue construido como una prueba de que los iones de litio que se mueven de manera eficiente a través del ánodo con el electrolito y el cátodo supercapacitor tipo, que almacena los iones en volumen y le da al dispositivo la capacidad de carga y descarga con rapidez.
La segunda son paquetes de las mismas capacidades en un solo nanocable. Los investigadores construyeron un centímetro escala matrices que contienen miles de dispositivos de nanocables, cada uno alrededor de 150 nanómetros de ancho. Un nanómetro es una mil millonésima de metro, miles de veces más pequeño que un cabello humano.
El equipo Ajayan ha estado avanzando hacia un solo nanocable dispositivos desde hace años. Los investigadores por primera vez la creación de tres dimensiones nanobatteries pasado mes de diciembre. En ese proyecto, que encerrado hizo arreglos verticales de los nanocables de níquel-estaño en PMMA, un polímero muy utilizado más conocido como plexiglás, que sirvió como un electrolito y el aislante. Crecieron los nanocables a través de la electrodeposición de una plantilla de alúmina anodizado sobre un substrato de cobre. Se ampliaron los poros de la plantilla con una técnica de grabado químico simple que crea una brecha entre los cables y alúmina, y luego caer con recubrimiento de PMMA para envolver los cables en una funda suave y consistente. Un lavado químico retirado la plantilla y la izquierda un bosque de electrolitos encerrado nanocables.
En esa batería, el encapsulado de níquel-estaño fue el ánodo, el cátodo, pero tuvo que ser conectado en el exterior.El nuevo proceso mete el cátodo dentro de los nanocables, dijo Ajayan, profesor de ingeniería mecánica y ciencia de los materiales. En esta hazaña de la nanoingeniería, los investigadores utilizaron PEO como el electrolito de gel que almacena los iones de litio y también sirve como un aislante eléctrico entre los nanocables en una matriz.
Después de mucho ensayo y error, se establecieron en un polímero sintetizado fácilmente conocida como la polianilina (PANI) como cátodo. Capa caída, los poros se amplió de alúmina con PEO cubre la parte interna, envuelve los ánodos y los tubos de hojas en la parte superior en la que los cátodos PANI también podría ser baja con cubierta. Un colector de aluminio actuales colocan en la parte superior de la matriz completa el circuito.
"La idea aquí es para la fabricación de nanocables de dispositivos de almacenamiento de energía con la separación entre los electrodos ultrafinos", dijo el Arava Leela Mohana Reddy, un científico de investigación en Rice y co-autor del artículo. "Esto afecta el comportamiento electroquímico del dispositivo. Nuestros dispositivos pueden ser una herramienta muy útil para investigar fenómenos a nanoescala."
Baterías experimental del equipo son unas 50 micras de altura - sobre el diámetro de un cabello humano y casi invisible cuando se ve de canto, dijo Reddy. En teoría, los dispositivos de almacenamiento de energía nanocables pueden ser tan largas y anchas como las plantillas permiten que los hace escalable.
Los dispositivos de nanocables demuestran una buena capacidad, los investigadores están afinando los materiales para aumentar su capacidad de carga y descarga en repetidas ocasiones, que ahora se cae después de una cerca de 20 ciclos.
"Hay mucho por hacer para optimizar los dispositivos en términos de rendimiento", dijo el autor principal del artículo, Sanketh Gowda, un estudiante graduado de ingeniería química de Rice. "Optimización del separador de polímeros y su espesor y una exploración de los sistemas de electrodos podrían conducir a mejoras".
El estudiante graduado de Rice, Xiaobo Zhan es co-autor del artículo.
El Hartley Family Foundation, la Universidad de Rice, los Institutos Nacionales de Salud, del Ejército Oficina de Investigación y de la Iniciativa de Investigación Multidisciplinaria de la Universidad apoyó la investigación.
"La idea aquí es para la fabricación de nanocables de dispositivos de almacenamiento de energía con la separación entre los electrodos ultrafinos", dijo el Arava Leela Mohana Reddy, un científico de investigación en Rice y co-autor del artículo. "Esto afecta el comportamiento electroquímico del dispositivo. Nuestros dispositivos pueden ser una herramienta muy útil para investigar fenómenos a nanoescala."
Baterías experimental del equipo son unas 50 micras de altura - sobre el diámetro de un cabello humano y casi invisible cuando se ve de canto, dijo Reddy. En teoría, los dispositivos de almacenamiento de energía nanocables pueden ser tan largas y anchas como las plantillas permiten que los hace escalable.
Los dispositivos de nanocables demuestran una buena capacidad, los investigadores están afinando los materiales para aumentar su capacidad de carga y descarga en repetidas ocasiones, que ahora se cae después de una cerca de 20 ciclos.
"Hay mucho por hacer para optimizar los dispositivos en términos de rendimiento", dijo el autor principal del artículo, Sanketh Gowda, un estudiante graduado de ingeniería química de Rice. "Optimización del separador de polímeros y su espesor y una exploración de los sistemas de electrodos podrían conducir a mejoras".
El estudiante graduado de Rice, Xiaobo Zhan es co-autor del artículo.
El Hartley Family Foundation, la Universidad de Rice, los Institutos Nacionales de Salud, del Ejército Oficina de Investigación y de la Iniciativa de Investigación Multidisciplinaria de la Universidad apoyó la investigación.
Fuente: Media rice University
Traduccion Tucuman R.A.
