Ameerika Ühendriikide teadlased said hakkama kõrgsagedusliku vahelduvvoolu-superkondensaatori valmistamisega, kus elektroodidena kasutati grafeenlehekesi. Tavalistest kondensaatoristest palju väiksemat seadet saab kasutada arvutite protsessorites ning teistes väiksemõõtmelistes kiipides.
Grafeenlehekesest elektrood. Pilt: J. Miller
Superkondensaatorid ehk elektrilised kaksikkiht-kondensaatorid(electric double-layer capacitors,DLC) või ka elektrokeemilised kondensaatorid on kondensaatorid, millesse mahub tänu elektrolüüdi ning elektroodi ühenduskohas pinge rakendamisel moodustuvale kaksikkihile palju rohkem laengut.
Tööstuslikud DLC-d on tavaliste patareidega võrreldes erakordselt võimsad, kuid oma olemuselt on nad alalisvooluseadmed, mistõttu nende laadimiseks ning tühjendamiseks kulub mitmeid sekundeid. Seesugused DLC-d on kõige efektiivsemad sagedustel alla 0.05 Hz-i, ning on seetõttu hästikasutatavad näiteks hübriidsõidukites, kus pidurdamisel toimuv laadumine võtab aega ligi 10 sekundit ning tühjenemine kiirendamisel ligi 15 sekundit. Kõrgematel sagedustel kaotavad nad aga efektiivsuses kõvasti ning hakkavad elektroodide suure pooride sisalduse tõttu käituma pigem takistitena.
Grafeenelektrood teisest vaatest. Pilt: J. Miller
John R. Miller ning kolleegid aktsiaseltsist JME Inc. ning Case Western Reserve Ülikoolist otsustasid selle probleemi ületamiseks valmistada DLC, mille elektroodidena on kasutatud vertikaalselt orienteeritud poore mittesisaldavat ning suure pindalaga grafeeni. Sel viisil valmistatud seadme töösagedus on kõrgem kui 5000Hz, mis on 100 000 korda suurem kui tööstuslike DLC-de töösagedus. Lisaks on uus kondensaator tavapärastest seadmetest ligi kuus korda väiksem ning selle efektiivseks laadimiseks ja tühjenemiseks kulub alla ühe millisekundi.
Teadlaste sõnul on seesugused vertikaalselt paigutatud grafeenlehed oma struktuurilt kõrgsageduslike DLC elektroodidena idealsed. Oma töös valmistati mitmeid erinevaid kondensaatoreid, millede mahtuvus jääb vahemikku 50-70 µF/cm2, tavapäraste seadmete mahtuvus jääb aga 3 µF/cm2 kanti. Selliste elektroodide eeliseks on ka fakt, et ligipääs nendeni on otsene, mistõttu laeng salvestatakse suurel alal hajumise asemel kindlasse piirkonda.
Teadusartikkel “Graphene Double-Layer Capacitor with ac Line-Filtering Performance“