![\"\"](\"http:\/\/www.fyysika.ee\/uudised\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/PW-2014-05-28-Randall-supercapac-top.jpg\" "\\"PW-2014-05-28-Randall-supercapac-top\\"")
<\/a>Struktuurse superkondensaatori k\u00fclgvaade, millel on h\u00e4sti n\u00e4ha r\u00e4nielektroode \u00fcksteise k\u00fcljes hoidev sinine pol\u00fcmeer-elektrol\u00fc\u00fct. Pilt: Joe Howell\/Vanderbilt<\/p><\/div>\n
Erinevalt akudest, mis t\u00f6\u00f6tavad t\u00e4nu keemilistele reaktsioonidele, salvestavad superkondensaatorid energiat t\u00e4nu elektriliselt laetud ioonidele, mis kogunevad poorsete elektroodide pinnale. Lisaks on superkondensaatoritel mitmeid eeliseid: nad laaduvad ja t\u00fchjenevad k\u00f5igest minutite jooksul (akude puhul v\u00f5tab see aega mitmeid tunde) ning neil on palju pikem eluiga, kestes tuhandete ts\u00fcklite asemel miljoneid. Superkondensaatorite miinuseks on aga nende v\u00e4iksem laengumahtuvus – kindla laengu hoidmiseks peab enamik superkondensaatoreid olema palju suuremad ja raskemad kui v\u00f5rdsete n\u00e4itajatega liitium-ioon akud.<\/p>\n
Raskekaaluline salvestamine<\/h3>\n
Selle piirangu eemaldamise \u00fcheks v\u00f5imaluseks on valmistada superkondensaator, mis k\u00e4ituks nii energiasalvesti kui ka struktuurse toena. Struktuursete materjalide kui \u00fcldiselt \u00fcleliigse kaalu teistmoodi kasutamisel saaks kiiresti laaduvaid ja kauakestvaid superkondensaatoreid kasutada ilma sisemist spetsiaalset energiaallikat kasutamata. Sellisel struktuursel superkondensaatoril oleks mitmeid potentsiaalseid rakendusi, seehulgas n\u00e4iteks s\u00fclearvuti, mille korpus oleks lisaks ka aku, hoonete seintesse salvestatav taastuv elektrienergia v\u00f5i isegi kiiresti laaduv elektriauto, mis salvestab energiat omaenda raamis. Sturktuurse seadmena kasutamiseks peab selline superkondensaator olema v\u00f5imeline taluma suuri j\u00f5ude ja vibratsioone. Traditsioonilised superkondensaatorid selle \u00fclesandega toime ei tule – oma kihilise struktuuri t\u00f5ttu kipuvad nende elektroodid ja elektrol\u00fc\u00fcdid suurte j\u00f5udude korral \u00fcksteisest eralduma.<\/p>\n
Tugevad sidemed<\/h3>\n
Selle probleemi \u00fcletamiseks valmistasid Tennessee \u00dclikooli teadlased eesotsas Cary Pintiga superkondensaatori, mille kihid on \u00fcksteisega paremini seotud. Antud \u00fclesehituses m\u00e4ngivad olulist rolli elektroodid, mis on valmistatud r\u00e4ni-pooljuhtplaatidest, mille sisek\u00fclgi on nanoskaalas pooridega kaetud pinna saamiseks elektrokeemiliselt s\u00f6\u00f6vitatud. Hiljem kaetakse need poorsed pinnad \u00fcli\u00f5hukese kaitsva s\u00fcsinikkihiga ning surutakse seej\u00e4rel vaakumi abil \u00fcmber ioonjuhtiva pol\u00fcmeeri. Selline pol\u00fcmeerist elektrol\u00fc\u00fct imendub r\u00e4ni nanopooridesse, tekitades tugeva mehaanilise sideme mille l\u00f5hkumine on keeruline.<\/p>\n
<\/a>Uue struktuurse superkondensaatori tugevuse demonstreerimiseks riputasid teadlased selle k\u00fclge raske s\u00fclearvuti. Pilt: Vanderbilt Nanomaterials and Energy Devices Laboratory<\/p><\/div>\n
P\u00e4rast mitmeid katseid leidsid teadlased, et uue seadme energiatihedus on kuni 10 Wh\/kg ning see t\u00f6\u00f6tab ideaalselt ka kuni 303,3 kPa suuruse r\u00f5hu ning rohkem kui 80 g<\/em> suuruste vibratsiooniliste kiirenduste korral. Selline vibratsiooniline kiirendus on suurem kui j\u00f5ud t\u00f6\u00f6tavas reaktiivmootoris. \u00a0Kuigi struktuurseid superkondensaatoreid on valmistatud ka varem (peamiselt s\u00fcsinikkiudude abil), on antud t\u00f6\u00f6r\u00fchma saavutatud laengusalvestus 3-4 korda suurem – v\u00f5rreldav tavaliste t\u00f6\u00f6stuslike superkondensaatoritega. Uurimust juhtinud Cary Pint m\u00e4rkis, et antud seadme t\u00f6\u00f6omadused ei muutunud ka siis, kui sellele rakendada kas survestavaid, venitavaid, nihestavaid j\u00f5ude, suure amplituudiga v\u00f5nkeid v\u00f5i kokkup\u00f5rkej\u00f5ude. Ta lisas, et ka sellise sedame tootmisprotsess on lihtsam kui tavalistel superkondensaatoritel ning h\u00f5lmab v\u00e4iksemat finantseeringut, sest nii komponentide materjalid kui ka tootmisprotsess ise on v\u00f5rdlemisi odavad. Seadme ehitamisel kasutatud osad on ka looduss\u00f5bralikud ja tulekindlad – m\u00f5lemad aspektid on liitium-ioon akude puhul tihti ohutusalasteks mureallikateks.<\/p>\n Philadelphia Drexeli \u00dclikooli teadlane Vadym Mochalin lisas: ,,Antud uurimus on suurep\u00e4raseks lisaks uurimustele, mida on tehtud laiemal elektrokeemiliste energiasalvestuss\u00fcsteemide mehaaniliselt robustsete elektroodide alal. Loodetavasti inspireerib see teadlasi valmistama sarnase \u00fclesehitusega liitium-ioon akusid, kiipidele paigaladatud mikro-superkondensaatoreid, sensoreid ja muid seadmeid.”<\/p>\n Allikas: Strutural supercapacitors take a load on<\/a><\/p>\n