Neuartiger Superkondensator für jedes Energiespeicheranwendungen

Forscher welcher Gruppe für jedes Instrumentierung und angewandte Physik (IAP) des Indian Institute of Science (IISc) nach sich ziehen verdongeln neuartigen Ultramikro-Superkondensator entwickelt, ein winziges Gerät, dies eine enorme Menge an elektrischer Ladung speichern kann. Es ist sogar viel Vorleger und kompakter wie bestehende Superkondensatoren und kann potenziell in vielen Geräten eingesetzt werden, von Straßenlaternen obig Unterhaltungselektronik solange bis hin zu Elektroautos und medizinischen Geräten.

Die meisten dieser Geräte werden derzeit mit Batterien betrieben. Mit welcher Zeit verlieren solche Batterien jedoch ihre Fähigkeit, Ladung zu speichern, und nach sich ziehen von dort eine begrenzte Haltbarkeit. Kondensatoren hingegen können elektrische Ladung konstruktionsbedingt wesentlich länger speichern. Bspw. arbeitet ein Kondensator, welcher mit 5 Volt arbeitet, sogar nachdem einem Jahrzehnt noch mit derselben Tonus. Verschiedenartig wie Batterien können sie dennoch nicht ständig Leistungsfähigkeit weitergeben – etwa um ein Handy mit Strom zu versorgen.

Superkondensatoren hingegen vereinen dies Beste aus Batterien und Kondensatoren – sie können große Energiemengen speichern und weitergeben und sind von dort für jedes elektronische Geräte welcher nächsten Generation sehr gefragt.

In welcher aktuellen Studie, die in ACS Energy Letters veröffentlicht wurde, stellten die Forscher ihren Superkondensator unter Verwendung von Feldeffekttransistoren oder FETs wie Ladungskollektoren anstelle welcher metallischen Elektroden her, die in bestehenden Kondensatoren verwendet werden. „Die Verwendung von FET wie Elektrode für jedes Superkondensatoren ist irgendwas Neues, um die Ladung in einem Kondensator abzustimmen“, sagt Abha Misra, Professor am IAP und korrespondierender Skribent welcher Studie.

Gegenwärtige Kondensatoren verwenden typischerweise Elektroden uff Metalloxidbasis, dennoch sie sind durch eine schlechte Elektronenmobilität eingeschränkt. Von dort beschlossen Misra und ihr Team, Zwitterhaft-FETs zu konstruieren, die aus abwechselnden, wenige Atome dicken Schichten aus Molybdändisulfid (MoS2) und Graphen gegeben – um die Elektronenmobilität zu steigern – die dann mit Goldkontakten verbunden werden. Zwischen den beiden FET-Elektroden wird ein fester Gelelektrolyt verwendet, um verdongeln Festkörper-Superkondensator aufzubauen. Die gesamte Struktur ist uff einer Siliziumdioxid/Silizium-Grund aufgebaut.

„Dasjenige Plan ist welcher entscheidende Teil, weil Sie zwei Systeme integrieren“, sagt Misra. Die beiden Systeme sind die beiden FET-Elektroden und welcher Gelelektrolyt, ein ionisches Medium, die unterschiedliche Ladungskapazitäten nach sich ziehen. Vinod Panwar, Promotionsstudent am IAP und einer welcher Hauptautoren, fügt hinzu, dass es eine Herausforderung war, dies Gerät so herzustellen, dass nicht mehr da idealen Eigenschaften des Transistors richtig sind. Da solche Superkondensatoren sehr kurz sind, können sie ohne Mikroskop nicht gesehen werden, und welcher Herstellungsprozess erfordert hohe Präzision und Hand-Glubscher-Koordination.

Wenn welcher Superkondensator hergestellt war, maßen die Forscher die elektrochemische Kondensator oder Ladungshaltekapazität des Geräts, während sie verschiedene Spannungen anlegten. Sie fanden hervor, dass die Kondensator unter bestimmten Bedingungen um 3000 % zunahm. Im Streitfrage dazu zeigte ein Kondensator, welcher nur MoS2 ohne Graphen enthielt, unter den gleichen Bedingungen nur eine Kapazitätssteigerung von 18 %.

In Zukunft wollen die Forscher untersuchen, ob welcher Substitution von MoS2 durch andere Materialien die Kondensator ihres Superkondensators noch weiter steigern kann. Sie fügen hinzu, dass ihr Superkondensator voll lauffähig ist und in Energiespeichergeräten wie Batterien von Elektroautos oder jedem miniaturisierten System durch On-Chip-Integration eingesetzt werden kann. Sie planen sogar, den Superkondensator zum Patent anzumelden.

Forschungsbericht: Durch Gate-Feld induzierte außergewöhnliche Energiespeicherung in MoS2-Graphen-basierten ultramikro-elektrochemischen Kondensatoren

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