Prodotti Supercapacitors dei Ricercatori da Carbonio Nanotubes - Nuova Tecnologia

I Ricercatori all'Istituto Di Ricerca Di Tecnologia della Georgia (GTRI) stanno producendo alle le unità basate nanotube del carbonio per le applicazioni commerciali.

I nanotubes del Carbonio (CNTs) sono una rete esagonale degli atomi di carbonio laminati per formare un cilindro senza cuciture - una specie di “grata del collegare di pollo„ della grafite. “Questo materiale ha elettrico tremendo, beni termici e strutturali, tuttavia, pochi prodotti che utilizzano CNTs hanno colpito il servizio commerciale,„ dice Jud Pronto, un ingegnere della ricerca nelle Elettrotipia-Ottica di GTRI, l'Ambiente ed il Laboratorio dei Materiali.

Pronto sta sviluppando ad un condensatore elettrochimico basato CNT del doppio livello, un progetto promosso dallo Spazio dell'Esercito di Stati Uniti ed il Comando della Difesa del Missile. Tali supercapacitors fornirebbero più potenza, densità di energia aumentata (più tassa per grammo di peso) e vita più lunga che le batterie ed i condensatori tradizionali che memorizzano l'energia elettrica.

I supercapacitors Pronti sono fatti di due ad elettrodi attivi basati CNT immersi in un elettrolito e separati da una membrana ione-permeabile che impedisce il trasferimento di elettroni. “CNTs è ideale da usare come il materiale attivo dell'elettrodo perché le loro dimensioni del nanoscale forniscono più area per la memorizzazione della tassa,„ Pronto dice. Che l'area extra esponenzialmente aumenta la capacità - la quantità di potenza che può essere memorizzata.

Pronto ha avviato la primavera scorsa il lavoro sul progetto, aiutato da Stephan Turano, un dottorando di scienza dei materiali a Tecnologia della Georgia e Charlie Higgins, un maggiore dell'informatica dalla Georgia State University. Il gruppo già ha prodotto dozzine di supercapacitors di CNT, che sono stati usati per le prove elettriche.

Il Feedback da quelle guide delle prove migliora il processo di fabbricazione. Per esempio, i ricercatori hanno imparato che quando la pressione si applica agli elettrodi durante la prova, il supercapacitor esegue meglio. Con quello in mente, Pronta sta provando ad incorporare una pressione o la bullonatura fra le due zolle dell'elettrodo durante la produzione per aumentare la pressione.

Il punto seguente è prova dell'affidabilità per vedere come i supercapacitors di CNT sostengono in ambienti vari, che è particolarmente importante per alle le applicazioni basate a spazio. Le unità sono collocate in una camera che le espone alla temperatura ed all'umidità estreme, accelerante il trattamento di invecchiamento. “Possiamo simulare 20 anni di vita in circa 1.000 ore invece di averle ci sediamo intorno per 20 anni,„ Pronto dice.

Inizialmente, Ready CNTs ottenuto dal Centro Spaziale del Johnson della NASA. Ma con un nuovo pezzo di strumentazione, una fornace di deposizione chimica in fase di vapore, i ricercatori può ora produrre CNTs sul sito. “Questo ci permetterà di provare una tecnica di fabbricazione differente - applicazione a spruzzo chimica contro il trattamento di HiPCO (monossido di carbonio ad alta pressione) - e confrontare e contrapporre i due metodi,„ Pronto dice.

Il CNTs dalla NASA viene in una bottiglia, che i ricercatori mescolano in un inserimento e poi applicano fra i due elettrodi. “Il contatto fra l'inserimento e gli elettrodi è importante,„ Pronto spiega. “Usando la fornace chimica di applicazione a spruzzo, possiamo realmente coltivare CNTs in situ sugli elettrodi di rame della stagnola, che forniranno una migliore connessione.„

Per produrre il CNTs, i gas sono inseriti in un tubo sigillato del quarzo (circa 2 pollici da 18 pollici), che contiene un substrato, quali stagnola o le lastre di silicio di rame. Un catalizzatore è richiesto per contribuire a fissare il carbonio al substrato e Pronto sta usando le isole nano di taglia di nichel. La fornace è heated a circa 900 gradi di Celsius e il CNTs auto-monta da là, Pronto dice. Il processo completo, dalla chiusura della porta della fornace ad aprirla, richiede circa tre ore, ma molto di quel tempo comprende raffreddarsi come il modulo di CNTs in circa 30 minuti.

Oltre a fornire una tecnica di fabbricazione alternativa, la nuova fornace permette ai ricercatori di produrre CNTs in un modo controllato: Possono alterare la temperatura e le portate dei gas (idrogeno, metano ed etilene) usati per formare il CNTs. La Variazione dei questi fattori pregiudicherà sia la quantità che la qualità di CNTs ha prodotto.

Una di più grandi sfide sta gestendo le dimensioni fisiche di CNTs, poichè i loro beni elettrici variano secondo la lunghezza, il diametro e la chiralità (come la grafite lamina su). La chiralità Gestente è di gran lunga la maggior parte del compito spaventoso, che chiamate Pronte “il Sacro Graal„ di produzione di CNT.

Alcune disposizioni chirali rendono CNTs con i beni semiconduttori, mentre altre hanno beni metallici. “Se poteste gestire la chiralità, potreste gestire “il sapore„ del CNT,„ Pronto spiegate, notando che il suo gruppo vuole produrre CNTs con i beni metallici di 100 per cento.

Sebbene i fuochi Pronti su elettronico ed alimentino le applicazioni, potenziale della tenuta di CNTs per un'ampia varietà di usi, compreso gli schermi piatti, i generatori del campo elettrico, le pile solari e le bobine senza perdita del motore.

Eppure un metodo di fabbricazione coerente è il tasto ad introdurre i CNT-materiali nelle unità nell'ambiente. “Produrre un a supercapacitor basato CNT con le capacità eccezionali è una cosa,„ Pronto dice. “Eppure produrre le centinaia o migliaia di supercapacitors che eseguono identicamente ed abbastanza attendibilmente essere funzionalmente possibili è un'abbastanza altra cosa - ed il nostro scopo finale.„

Con quello in mente, Pronta sta provando a stabilire le associazioni con i grandi produttori che potrebbero aiutare in prova e nella produzione e recentemente ha firmato un accordo con Maxwell Technologies Inc., ad un produttore Basato a Diego di San dei supercapacitors. “Lavorare con i partner esterni dell'industria come le Tecnologie di Maxwell ci aiuterà ad ottenere CNTs dal laboratorio e nei prodotti che possono realmente essere usati,„ spiega.

“La Nostra strategia è di creare le forti relazioni vantaggiose per entrambe le parti messe a fuoco sulle tecnologie di commercializzazione dell'innovazione,„ dice Richard Smith, vice presidente esecutivo alle Tecnologie di Maxwell. “Il potenziale per CNTs in ultracapacitors è un affare di miliardi di dollari ed è emozionante team con così gruppo prestigioso come GTRI.„

13 aprile 2004 Inviatoth

Caricatore di Orizzonti di Ricerca di Sorgente

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

Last Update: 12. June 2013 20:40

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