211service.com
De Ultra-batterij
Een baanbrekende technologie houdt de belofte in stand om elektronische gadgets in enkele minuten op te laden, nooit meer een batterij te hoeven vervangen en de kosten van hybride auto's te verlagen. De technologie heeft inderdaad het potentieel om een energieopslagapparaat te leveren dat tien keer krachtiger is dan zelfs de nieuwste batterijen in hybride auto's - terwijl het het voertuig zelf overleeft.
De nieuwe technologie, ontwikkeld aan het MIT's Laboratory for Electromagnetic and Electronic Systems, zou ultracondensatoren moeten verbeteren door koolstofnanobuisjes om te wisselen, waardoor het oppervlak van elektroden en het vermogen om energie op te slaan aanzienlijk groter wordt.
Ultracapacitors, een opgevoerde versie van de condensatoren die veel worden gebruikt in de elektronica, bestaan al tientallen jaren. Ze staan bekend als krachtig, dat wil zeggen dat ze snel elektriciteit kunnen absorberen en afgeven. Maar ze kunnen niet veel energie opslaan, dus hun opgeslagen elektriciteit is binnen enkele seconden op. Als gevolg hiervan zijn ze beperkt gebleven tot nichetoepassingen, zoals het leveren van snelle stroomstoten in sommige hybride transitbussen.
Nu hebben onderzoekers van MIT een manier gevonden om het uithoudingsvermogen van ultracondensatoren meervoudig te verbeteren - waardoor de apparaten de voordelen van kracht en levensduur behouden, terwijl ze ongeveer evenveel energie opslaan als de batterijen die in hybrides worden gebruikt.
De hoeveelheid energie die ultracondensatoren kunnen bevatten, is gerelateerd aan het oppervlak en de geleidbaarheid van hun elektroden. De onderzoekers hebben het oppervlak met meer dan een orde van grootte vergroot door koolstofnanobuisjes te gebruiken, zegt Joel Schindall, hoogleraar elektrotechniek aan het MIT en een van de onderzoekers van het project. Eén vierkante centimeter geleidende plaat, bedekt met de nanobuisjes, heeft een oppervlakte van ongeveer 50.000 vierkante centimeter, vergeleken met 2000 vierkante centimeter die tegenwoordig koolstof in een commerciële ultracondensator gebruikt. De zeer zuivere koolstofnanobuisjes zijn ook extreem geleidend, wat het vermogen zou moeten verhogen ten opzichte van bestaande ultracondensatoren, zeggen de onderzoekers.
De technologie kan ook toepassingen vinden die verder gaan dan hybrides. Met ultracapacitors kunnen laptops en mobiele telefoons in een minuut worden opgeladen. En in tegenstelling tot laptopbatterijen, die na een jaar of twee hun vermogen om een lading vast te houden beginnen te verliezen, kunnen ze nog steeds sterk worden lang nadat het apparaat verouderd is. Theoretisch is er geen proces waardoor de [ultracapacitor] moet worden vervangen, zegt professor John Kassakian, een andere van de onderzoekers.
De belangrijkste hindernis waarmee de nieuwe technologie waarschijnlijk wordt geconfronteerd, is niet technisch, maar economisch. De nanomaterialen zijn tegenwoordig waarschijnlijk honderd of duizend keer duurder dan de materialen die we gebruiken, zegt Michael Sund, woordvoerder bij Maxwell Technologies, San Diego CA, een maker van commerciële ultracondensatoren. De markten die wij bedienen zijn prijsafhankelijk. Als ons product honderd keer meer energie zou opslaan, maar honderd keer meer zou kosten, zou er misschien geen markt voor zijn.
De MIT-onderzoekers hopen echter dat in de loop van de tijd, en met behulp van schaalvoordelen, nanobuis-ultracondensatoren kunnen worden gemaakt voor dezelfde kosten als batterijen.
De volgende stap is het meten van de prestaties van een apparaat met behulp van de koolstofnanobuisjes en het laten groeien van de nanomaterialen op een flexibel substraat dat kan worden opgerold tot een grootschalige ultracondensator.