Czy mikrosuperkondensatory będą przełomem w zasilaniu urządzeń mobilnych?

| Gospodarka

W konkursie "Innowacja jest kobietą" w bieżącym roku zwyciężczynią została dr Karolina Laszczyk z Politechniki Wrocławskiej prowadząca badania nad miniaturyzacją urządzeń, w tym nad chipowymi superkondensatorami zwanymi również kondensatorami elektrochemicznymi. W konkursie Fundacji Kobiety Nauki - Polska Sieć Kobiet Nauki nagradzane są autorki innowacyjnych rozwiązań. Badaczka z Międzywydziałowego Zakładu Mikroinżynierii i Fotowoltaiki w opracowanym miniaturowym superkondensatorze wykorzystała nanorurki węglowe.

Czy mikrosuperkondensatory będą przełomem w zasilaniu urządzeń mobilnych?

Superkondensatory, podobnie jak baterie, służą do gromadzenia energii. W odróżnieniu jednak od nich bardzo szybko, np. w ciągu sekund, ładują się i rozładowują. Obecnie baterie i superkondensatory uzupełniają się - baterie dostarczają energii np. do jak najdłuższej pracy silnika, a superkondensatory dostarczają moc, aby silnik mógł gwałtownie przyspieszyć. Współczesne superkondensatory nie są w stanie zgromadzić takiej ilości energii, jak baterie.

W mikrosuperkondensatorze dr Karoliny Laszczyk elektrody są tysiące razy mniejsze niż w kondensatorze standardowym, a przy tym mają identyczne osiągi, tj. pojemność, napięcie zasilania, energię i moc. Do miniaturyzacji przyczyniły się nanorurki węglowe, które mogą gromadzić więcej ładunków elektrycznych w tej samej objętości i lepiej przewodzą prąd elektryczny. Dzięki temu z mniejszej objętości uzyskuje się podobną, a nawet wyższą energię.

Postęp w miniaturyzacji superkondensatorów może być użyteczny przy tworzeniu coraz mniejszych urządzeń elektronicznych czy układów scalonych. Kiedy zmniejsza się wymiary elektrod takiego superkondensatora wymiana jonów między katodą i anodą zachodzi znacznie szybciej, dzięki czemu czas ładowania skraca się do mili- a nawet mikrosekund.

Pojedynczy superkondensator opracowany przez dr Karolinę Laszczyk ma postać płaskiego chipa o rozmiarach 0,7 x 0,9 x 0,01 mm. Chipy te można ze sobą łączyć szeregowo i równolegle, dzięki czemu można modyfikować ich osiągi. Nie ma ograniczenia liczby łączonych elementów. - W pojedynczym procesie udało się wytworzyć około 4,7 tys. mikrosuperkondensatorów upakowanych na powierzchni o średnicy 10 cm - mówi dr Laszczyk.

Na zdjęciu: mikrosuperkondensatory na chipie (z lewej) oraz aluminiowy kondensator elektrolityczny (z prawej) o identycznych osiągach, tj. pojemności, napięciu zasilania i szybkości (źródło: Karolina Laszczyk, Advanced Energy Materials)

źródło: naukawpolsce.pap.pl