Гелевый конденсатор превзошел по емкости некоторые батареи

На основе гибридного силикатного гелевого материала исследователи разработали новый диэлектрический материал для конденсаторов, соперничающих по энергоемкости с некоторыми батареями и обеспечивающих высокую удельную мощность. Он состоит из тонкой пленки силикатного геля с полярными группами, связанными с атомами кремния, и монослоя октилфосфоновой кислоты, обеспечивающей изолирующие свойства. Бислойная структура блокирует ввод электронов в гелевый материал и дает низкий ток утечки, высокую прочность на разрыв и высокую эффективность извлечения энергии.

Покрыв гибридным материалом пленку майлара, металлизированную алюминием, сотрудники Центра органической фотоники и электроники Технологического института Джорджии (Georgia Tech) получили конденсатор, который можно многократно сворачивать в рулон и разворачивать без ущерба для его энергоемкости. Для устранения высокой утечки тока поверх гибридного геля они нанесли изолирующий монослой жирной кислоты толщиной менее нанометра.

Полученные тестовые образцы площадью в несколько квадратных сантиметров продемонстрировали максимальную плотность извлекаемой энергии 40 джоулей на кубический сантиметр, эффективность извлечения энергии 72% при силе поля 830 вольт на микрон и удельную мощность 520 ватт на кубический сантиметр. По этим показателям гелевые конденсаторы не дотягивают до лучших типов коммерческих литий-ионных батарей, но превосходят обычные электролитические конденсаторы и тонкопленочные литий-ионные аккумуляторы.

Следующим этапом станет увеличение размеров гелиевых конденсаторов. Если их привлекательные характеристики при этом сохранятся, авторы разработки во главе с профессором Джозефом Перри (Joseph Perry) планируют начать коммерческое продвижение своего материала посредством организации стартапа или через проект SBIR.

Полученные ими результаты были представлены 14 июля в журнале Advanced Energy Materials.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365