ForskareJordbruksprodukter Supercapacitors från Kol Nanotubes - Ny teknik

Forskare på det Georgia TechForskningsinstitut (GTRI) producerar kol nanotube-baserade apparater för reklamfilmapplikationer.

Kolnanotubes (CNTs) är ett sexhörnigt knyter kontakt av kolatoms rullande för att bilda en seamless cylinder - en sortera av ”höna binder” galler av grafiten. ”Har Detta materiellt enormt elektriskt, termiskt, och den strukturella rekvisitan, emellertid, få produkter som använder CNTs, har slågit reklamfilmen marknadsför,” något att säga som Jud Ordnar till, en forskning iscensätter i GTRIS Electro-Optik, Miljö och MaterialLaboratorium.

Ready framkallar enbaserad electrochemical dubblett-lagrar kondensator, en projektera som sponsras av U.S.-ArméUtrymmet, och MissilFörsvar Befaller. Skulle Sådan supercapacitors ger mer driver, ökande energitäthet (mer laddning per gram av väger) och längre liv än traditionella batterier och kondensatorer som lagrar elektrisk energi.

Klara supercapacitors göras av två CNT-baserade aktivelektroder som fördjupas i en electrolyte och avskiljs av ettpermeable membran som förhindrar elektronöverföring. ”Är CNTs ideal som ska användas som den materiella aktivelektroden, därför att deras nanoscale dimensionerar ger mer ytbehandlar område för att lagra laddningen,” Ordnar till något att säga. Den extrahjälp ytbehandlar förhöjningkapacitens för område exponentially - beloppet av driver som kan lagras.

Ordna till började arbete på projekterajumbon fjädrar, bistått av Stephan Turano, en doktorand för materialvetenskap på Georgia Tech, och Charlie Higgins, en datavetenskap ha som huvudämne från den Georgia Delstatsuniversiteten. Laget har redan producerat dussintals CNT-supercapacitors, som har använts för elektriskt testar.

Återkoppling från de testar hjälp förbättrar det fabriks- bearbetar. Till exempel har forskarna lärt att, när pressa, appliceras till elektroder under att testa, supercapacitoren utför bättre. Med det i åtanke, är Ready pröva till införlivat klämma fast, eller kasta i sig mellan tvåna som elektroden pläterar under produktion till förhöjning, pressa.

De nästa kliver är pålitlighet som testar för att se hur CNT-supercapacitorsna rymmer upp under olika miljöer, som är speciellt viktig för utrymme-baserade applikationer. Apparaterna förläggas i en kammare som blottor dem till ytterlighettemperaturen och fuktighet som accelererar åldras som är processaa. ”Kan Vi simulera 20 år av liv i omkring 1.000 timmar i stället för att ha dem sitter omkring för 20 år,” Ordnar till något att säga.

Initialt erhöll Ready CNTs från NASAS Johnson som Utrymme Centrerar. Men med ett nytt lappa av utrustning, en kemisk dunstavlagringpanna, forskarna på burk nu jordbruksprodukter CNTs på plats. ”Ska möjliggör jämför kontrasterar Detta oss försök en olik fabriks- teknik - kemisk dunstavlagring, kontra som HiPCOen (högtryckkoloxid) bearbetar - och och de två metoderna,” Ordnar till något att säga.

CNTsen från NASA kommer i en buteljera, som forskareblandningen in i en deg och applicerar därefter mellan de två elektroderna. ”Är kontakten mellan degen och elektroderna viktig,” Ordnar till förklarar. ”, Genom att använda den kemiska dunstavlagringpannan, kan vi faktiskt växa CNTs i situ förkopprar på omkullkastar elektroder, som ska ger en bättre anslutning.”,

Till jordbruksprodukter gasar CNTsen, matas in i ett förseglat kvartrör (omkring 2 flytta sig mycket långsamt vid 18 flytta sig mycket långsamt), som innehåller en substrate, liksom förkopprar omkullkastar eller silikonrån. En katalysator krävs för att hjälpa att fästa kolet till substraten, och Ready har använt nano-storleksanpassade öar av mynt. Pannan värmas till omkring 900 grader Celsiust, och CNTsen själv-monterar därifrån, Ordnar till något att säga. Det hela processaa, från bokslut pannadörren till att öppna den, takes omkring tre timmar, men av den tid gäller mycket att kyla, som CNTsen bildar i omkring 30 noterar.

Förutom att ge en alternativ fabriks- teknik, möjliggör den nya pannan forskare till jordbruksprodukter CNTs i ett kontrollerat sätt: De kan förändra temperaturen och flöde-klassar av gasar (väten, metangas och ethylene) van vid bildar CNTsen. Varierande dela upp i faktorer dessa ska affekt både antalet, och kvalitets- av CNTs producerade.

En av de största utmaningarna kontrollerar läkarundersökningen dimensionerar av CNTs, som deras elektriska rekvisita varierar beroende av längd, diameter och chirality (hur grafiten rullar upp). att Kontrollera chirality är vid långt skrämma uppgift, som Ordnar till appeller ”den Heliga Gralen” av CNT-produktionen.

Någon chiral ordningsavkastning CNTs med halv-föra rekvisita, stunder andra har metallisk rekvisita. ”Om du kunde kontrollera chirality, kunde du kontrollera ”anstrykningen” av CNTEN,” Ordnar till förklarar och att notera att hans lag önskar till jordbruksprodukter CNTs med 100 procent metallisk rekvisita.

Även Om Ordna till fokuserar på elektroniskt och driver applikationer, den CNTs hållen som är potentiell för en bred variation av bruk, inklusive lägenhet-panelen skärmar, elkraft sätter in generatorer, sol- celler och motoriska spolningar för förlust-mindre.

Yet en jämn fabriks- metod är det nyckel- till att introducera CNT-material in i verklig världapparater. ”Är Att Producera en CNT-baserad supercapacitor med ovanliga kapaciteter ett ting,” Ordnar till något att säga. ”Yet att producera hundreds eller tusentals supercapacitors, som utför identiskt och pålitligt nog att vara operativt livsdugliga, är ganska ett annat ting - och vårt ultimat mål.”,

Med det i åtanke, är undertecknade Ready pröva att upprätta partnerskap med stora producenter, som kunde bistå i att testa och produktion, och för en tid sedan en överenskommelse med Maxwellen Technologies Inc., en San Diego-Baserad producent av supercapacitors. ”Hjälper Arbetet med Teknologier för Maxwellen för yttre branschpartners ska lika oss att få CNTs ut ur labbet, och in i produkter, som kan faktiskt användas,” förklarar han.

”Är Vår strategi att skapa starka seger-segern förhållanden fokuserade på att kommersialisera genombrottteknologier,” den något att sägaRichard Smeden, verkställande vice ordförande på MaxwellTeknologier. ”Är det potentiellt för CNTs i ultracapacitors en multibillion dollaraffär, och den är spännande att team med en sådan prestigefull grupp som GTRI.”,

Postat 13th April 2004

Tidskrift för KällForskningHorisonter

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

Last Update: 12. June 2013 20:54

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit