Produto Supercapacitors dos Pesquisadores do Carbono Nanotubes - Nova Tecnologia

Os Pesquisadores no Instituto de Investigação da Tecnologia de Geórgia (GTRI) estão produzindo dispositivos nanotube-baseados carbono para aplicações comerciais.

Os nanotubes do Carbono (CNTs) são uma rede sextavada dos átomos de carbono rolados para formar meio um cilindro sem emenda - de “uma estrutura do fio galinha” da grafite. “Este material tem elétrico tremendo, propriedades térmicas e estruturais, contudo, poucos produtos que utilizam CNTs bateram o mercado comercial,” diz Jud Pronto, um coordenador da pesquisa na Electro-óptica de GTRI, o Ambiente e o Laboratório dos Materiais.

Pronto está desenvolvendo um capacitor eletroquímico CNT-baseado da dupla camada, um projecto patrocinado pelo Espaço do Exército de E.U. e o Comando da Defesa do Míssil. Tais supercapacitors forneceriam mais potência, densidade de energia aumentada (mais carga pelo relvado do peso) e vida mais longa do que as baterias e os capacitores tradicionais que armazenam a energia elétrica.

Os supercapacitors Prontos são feitos de dois CNT-basearam os eléctrodos activos imergidos em um eletrólito e separados por uma membrana íon-permeável que impeça transferência do elétron. “CNTs é ideal de usar-se como o material activo do eléctrodo porque suas dimensões do nanoscale fornecem mais área de superfície armazenando a carga,” Pronto diz. Essa área de superfície extra aumenta exponencial a capacidade - a quantidade de potência que pode ser armazenada.

Pronto começou o trabalho no projecto a primavera passada, ajudado por Stephan Turano, um aluno diplomado da ciência de materiais na Tecnologia de Geórgia, e Charlie Higgins, um major da informática da Universidade Estadual de Geórgia. A equipe tem produzido já dúzias dos supercapacitors de CNT, que foram usados para testes elétricos.

O Feedback daquelas ajudas dos testes melhora o processo de manufactura. Por exemplo, os pesquisadores aprenderam que quando a pressão é aplicada aos eléctrodos durante o teste, o supercapacitor executa melhor. Com isso em mente, Pronto está tentando incorporar um aperto ou o parafusamento entre as duas placas do eléctrodo durante a produção para aumentar a pressão.

O passo seguinte é teste da confiança para considerar como os supercapacitors de CNT sustentam sob ambientes diferentes, que é especialmente importante para aplicações baseadas no espaço. Os dispositivos são colocados em uma câmara que os expor à temperatura e à umidade extremas, acelerando o processo do envelhecimento. “Nós podemos simular 20 anos de vida em aproximadamente 1.000 horas em vez de tê-las sentamo-nos ao redor por 20 anos,” Pronto diz.

Inicialmente, Apronte CNTs obtido do Centro Espacial do Johnson da NASA. Mas com uma parte de equipamento nova, uma fornalha do depósito de vapor químico, os pesquisadores pode agora produzir CNTs no local. “Isto permitir-nos-á de tentar uma técnica de fabricação diferente - depósito de vapor químico contra o processo de HiPCO (monóxido de carbono de alta pressão) - e para comparar e para contrastar os dois métodos,” Pronto diz.

O CNTs da NASA vem em uma garrafa, que os pesquisadores misturem em uma pasta e apliquem então entre os dois eléctrodos. “O contacto entre a pasta e os eléctrodos é importante,” Pronto explica. “Usando a fornalha do depósito de vapor químico, nós podemos realmente crescer CNTs in situ nos eléctrodos de cobre da folha, que fornecerão uma conexão melhor.”

Para produzir o CNTs, os gáss são alimentados em uma câmara de ar selada de quartzo (aproximadamente 2 polegadas por 18 polegadas), que contem uma carcaça, tal como as bolachas de cobre da folha ou de silicone. Um catalizador é exigido para ajudar a anexar o carbono à carcaça, e Pronto tem usado ilhas nano-feitas sob medida do níquel. A fornalha é caloroso a aproximadamente 900 graus de Celsius, e o CNTs auto-monta de lá, Pronto diz. O todo o processo, de fechar a porta da fornalha a abri-la, toma aproximadamente três horas, mas muito desse tempo envolve refrigerar como o formulário de CNTs em aproximadamente 30 minutos.

Além de fornecer uma técnica de fabricação alternativa, a fornalha nova permite pesquisadores de produzir CNTs em uma maneira controlada: Podem alterar a temperatura e os caudais dos gáss (hidrogênio, metano e etileno) usados para formar o CNTs. Variar estes factores afectará a quantidade e a qualidade de CNTs produziu.

Um dos desafios os mais grandes está controlando as dimensões físicas de CNTs, porque suas propriedades elétricas variam segundo o comprimento, o diâmetro e o chirality (como a grafite rola acima). O chirality de Controlo é por muito a maioria de tarefa intimidante, que atendimentos Prontos “o Santo Graal” da produção de CNT.

Algum regime chiral rende CNTs com propriedades decondução, quando outro tiver propriedades metálicas. “Se você poderia controlar o chirality, você poderia controlar “o sabor” do CNT,” Pronto explica, notando que sua equipe quer produzir CNTs com propriedades metálicas de 100 por cento.

Embora os focos Prontos em eletrônico e põem as aplicações, potencial da posse de CNTs para uma grande variedade de usos, incluindo ecrãs planos, geradores do campo elétrico, células solares e enrolamentos sem perda do motor.

Contudo um método de fabricação consistente é a chave a introduzir CNT-materiais em dispositivos do real-mundo. “Produzir um supercapacitor CNT-baseado com capacidades excepcionais é uma coisa,” Pronto diz. “Contudo produzir centenas ou milhares de supercapacitors que executam idêntica e confiantemente bastante para ser operacionalmente viáveis é uma bastante outra coisa - e nosso objectivo último.”

Com isso em mente, Pronto está tentando estabelecer parcerias com grandes fabricantes que poderiam ajudar no teste e na produção, e assinou recentemente um acordo com Maxwell Technologies Inc., um fabricante Diego-Baseado San dos supercapacitors. “Trabalhar com os sócios externos da indústria como Tecnologias de Maxwell ajudar-nos-á a obter CNTs fora do laboratório e nos produtos que podem realmente ser usados,” explica.

“Nossa estratégia é criar os relacionamentos vantajoso para as duas partes fortes centrados sobre tecnologias de comercialização da descoberta,” diz Richard Smith, vice-presidente executivo em Tecnologias de Maxwell. “O potencial para CNTs nos ultracapacitors é um negócio de vários bilhões de dollares, e é emocionante team com um grupo prestigioso como GTRI.”

13 de abril de 2004 Afixadoth

Compartimento dos Horizontes da Pesquisa de Source

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

Last Update: 12. June 2013 20:49

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