Producción Supercapacitors de los Investigadores del Carbón Nanotubes - Nueva Tecnología

Los Investigadores en el Instituto de Investigación de la Tecnología de Georgia (GTRI) están produciendo los dispositivos nanotube-basados carbón para las aplicaciones comerciales.

Los nanotubes del Carbón (CNTs) son una red hexagonal de los átomos de carbón laminados para formar un cilindro inconsútil - una clase “de cedazo del cable de pollo” del grafito. “Este material tiene enorme eléctrico, las propiedades térmicas y estructurales, sin embargo, pocos productos que utilizaban CNTs han golpeado el mercado comercial,” dice Jud Listo, un representante técnico de la investigación en Electroóptica de GTRI, el Ambiente y el Laboratorio de los Materiales.

Listo está desarrollando un condensador electroquímico CNT-basado de la doble-capa, un proyecto patrocinado por el Espacio del Ejército Americano Y Mando de la Defensa del Misil. Tales supercapacitors proporcionarían a más potencia, densidad de energía creciente (más carga por el gramo de peso) y vida más larga que las baterías y los condensadores tradicionales que salvan energía eléctrica.

Los supercapacitors Listos se hacen de dos CNT-basaron los electrodos activos sumergidos en un electrólito y separados por una membrana ión-permeable que prevenga transferencia del electrón. “CNTs es ideal de utilizar como el material activo del electrodo porque sus dimensiones del nanoscale proporcionan a más superficie para salvar la carga,” Listo dice. Esa superficie extra exponencial aumenta la capacitancia - la cantidad de potencia que puede ser salvada.

Listo comenzó el trabajo sobre el proyecto en la primavera pasada, ayudado por Stephan Turano, estudiante de tercer ciclo de la ciencia material en la Tecnología de Georgia, y Charlie Higgins, comandante de informática de la Universidad de Estado de Georgia. Las personas han producido ya docenas de supercapacitors de CNT, que se han utilizado para las pruebas eléctricas.

El Feedback de esas ayudas de las pruebas mejora el proceso de fabricación. Por ejemplo, los investigadores han aprendido que cuando la presión se aplica a los electrodos durante la prueba, el supercapacitor se realiza mejor. Con esto en mente, Listo está intentando incorporar embridar o asegurar con pernos entre las dos placas del electrodo durante la producción para aumentar la presión.

El paso de progresión siguiente es prueba de la confiabilidad para considerar cómo los supercapacitors de CNT soportan bajo diversos ambientes, que es especialmente importante para las aplicaciones espaciales. Los dispositivos se ponen en un compartimiento que los exponga a la temperatura y a la humedad extremas, acelerando el proceso del envejecimiento. “Podemos simular 20 años de vida en cerca de 1.000 horas en vez de tenerlas estamos sin hacer nada por 20 años,” Listo dice.

Inicialmente, Aliste CNTs obtenido del Centro Espacial de Johnson de la NASA. Pero con un nuevo pedazo de equipo, un horno de la deposición de vapor químico, los investigadores puede ahora producir CNTs en sitio. “Esto nos permitirá intentar una diversa técnica de fabricación - deposición de vapor químico comparado con el proceso de HiPCO (monóxido de carbono de alta presión) - y comparar y poner en contraste los dos métodos,” Listo dice.

El CNTs de la NASA viene en una botella, que los investigadores mezclan en una pasta y después aplican entre los dos electrodos. “El contacto entre la pasta y los electrodos es importante,” Listo explica. “Usando el horno de la deposición de vapor químico, podemos crecer real CNTs in situ en los electrodos de cobre de la hoja metálica, que proporcionarán a una mejor conexión.”

Para producir el CNTs, los gases se introducen en un tubo tapado del cuarzo (cerca de 2 pulgadas por 18 pulgadas), que contiene un substrato, tal como obleas de cobre de la hoja metálica o de silicio. Un catalizador se requiere para ayudar a asociar el carbón al substrato, y Listo ha estado utilizando las islas nano-clasificadas del níquel. El horno se calienta a cerca de 900 grados de Celsius, y el CNTs uno mismo-ensambla de allí, Listo dice. El todo el proceso, de cerrar la puerta del horno a abrirla, tarda cerca de tres horas, pero de ese tiempo implica mucho el enfriar como el formulario de CNTs en cerca de 30 minutos.

Además de proporcionar a una técnica de fabricación alternativa, el nuevo horno permite a investigadores producir CNTs de una manera controlada: Pueden alterar la temperatura y los índices de corriente de los gases (hidrógeno, metano y etileno) usados para formar el CNTs. La Variación de estos factores afectará a la cantidad y la calidad de CNTs produjo.

Uno de los retos más grandes está controlando las dimensiones físicas de CNTs, pues sus propiedades eléctricas varían dependiendo de longitud, de diámetro y de chirality (cómo el grafito lamina hacia arriba). El chirality Que Controla es con mucho la mayoría de la tarea de enormes proporciones, que las visitas Listas “el Santo Grial” de producción de CNT.

Algunas ordenaciones quirales rinden CNTs con las propiedades semiconductoras, mientras que otras tienen propiedades metálicas. “Si usted podría controlar chirality, usted podría controlar “el sabor” del CNT,” Listo explica, observando que sus personas quieren producir CNTs con las propiedades metálicas del 100 por ciento.

Aunque los enfoques Listos en electrónico y muevan por motor las aplicaciones, potencial del asimiento de CNTs para una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo pantallas planas, generadores del campo eléctrico, células solares y enrollamientos sin pérdidas del motor.

Con Todo un método de fabricación constante es el clave a introducir los CNT-materiales en los dispositivos del mundo real. “Producir un supercapacitor CNT-basado con capacidades excepcionales es una cosa,” Listo dice. “Con Todo producir centenares o millares de supercapacitors que se realicen idénticamente y seguro bastante ser operacionalmente viables es muy otra cosa - y nuestro objetivo último.”

Con esto en mente, Listo está intentando establecer sociedades con los fabricantes grandes que podrían ayudar en la prueba y la producción, y firmó recientemente un acuerdo con Maxwell Technologies Inc., un fabricante Diego-Basado San de supercapacitors. El “Trabajo con los socios externos de la industria como Tecnologías del Maxwell nos ayudará a salir CNTs fuera del laboratorio y en los productos que pueden ser utilizados real,” él explica.

“Nuestra estrategia es crear los lazos provechosos para ambas partes fuertes centrados en tecnologías de comercialización del descubrimiento,” dice a Richard Smith, vicepresidente ejecutivo en las Tecnologías del Maxwell. “El potencial para CNTs en ultracapacitors es un asunto de billones de dólares, y es emocionante team con un grupo prestigioso tal como GTRI.”

13 de abril de 2004 Asentadoth

Alimentador de los Horizontes de la Investigación de la Fuente

Date Added: May 11, 2004 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 12. June 2013 20:52

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