Siêu tụ điện tích trữ điện trong chíp silic

04/11/2013

Một nhóm các nhà nghiên cứu thuộc trường Đại học Vanderbilt ở Nashville, Tennessee, Hoa Kỳ đã chế tạo được siêu tụ điện chủ yếu từ silic, có khả năng tích trữ nhiều năng lượng hơn các siêu tụ điện thương mại hiện nay. Bước tiến này cho phép tích hợp công nghệ pin vào những thiết bị điện tử hàng ngày từ pin mặt trời đến điện thoại thông minh.

Siêu tụ điện tích điện bằng cách tập trung các ion trên bề mặt của 2 đĩa ngâm trong dung dịch điện phân. Vì số lượng các ion có thể được tích trữ phụ thuộc vào diện tích bề mặt của 2 đĩa, nên chúng thường được phủ các vật liệu như các bon họat tính có độ xốp cao ở kích thước nanomét.

Mặc dù các siêu tụ điện hầu hết không thể đạt khả năng tích điện bằng pin lithium-ion, nhưng lại có thể hấp thu và giải phóng điện tích nhanh hơn nhiều, cũng như có tuổi thọ cao hơn. Hiện nay, các siêu tụ điện được sử dụng trong các ứng dụng từ ổn định nguồn cung cấp điện trong các thiết bị điện tử di động đến hỗ trợ hệ thống hệ thống phục hồi động năng (KERS) trong xe đua công thức 1.

Các nhà khoa học đã nỗ lực cải thiện khả năng tích trữ năng lượng của các siêu tụ điện bằng cách đặt nhiều vật liệu xốp hơn như các ống nano các bon lên trên các đĩa, nhưng không hiệu quả.

PGS Cary Pint và các cộng sự đã giải quyết vấn đề từ góc độ mới bằng cách chế tạo tụ điện từ silic xốp. Các nhà nghiên cứu đã mạ silic xốp trong các bon và nung nóng ở khoảng 800oC. Quá trình này đã hình thành một lớp graphen chỉ dày vài nano mét cách ly silic khỏi chất điện phân, trong khi vẫn giữ cấu trúc xốp cao cho silic.

Các nhà khoa học đã phát hiện thấy các đĩa của siêu tụ điện được sản xuất bằng phương pháp này có mật độ năng lượng cao hơn 40 lần so với siêu tụ điện làm từ silicon thường và đạt hiệu suất cao hơn các siêu tụ điện thương mại hiện nay.

Các nhà nghiên cứu cho rằng có thể chế tạo các siêu tụ điện silic giá rẻ từ silic bên trong nhiều thiết bị điện tử. Chẳng hạn như pin mặt trời: các siêu tụ điện làm từ silic ở mặt sau của pin mặt trời, có thể tích trữ năng lượng vào ban ngày và dần dần cung cấp cho lưới điện trong những giờ tiêu thụ điện cao điểm.

Theo Gizmag

Cùng chuyên mục

Điện khí hóa lò cao tiết kiệm năng lượng trong sản xuất thép

07/11/2024

Công nghệ tiết kiệm năng lượng cho trung tâm dữ liệu 11/10/2024
Vật liệu thông minh tiết kiệm năng lượng 03/10/2024
Vải thông minh chuyển nhiệt cơ thể thành năng lượng 27/08/2024
Tủ lạnh tích hợp AI giúp người tiêu dùng tiết kiệm năng lượng 05/08/2024

ISO 50001 – công cụ đắc lực cho tổ chức, doanh nghiệp duy trì hệ thống quản lý năng lượng 30/07/2024

ISO 50001 được phát triển dựa trên mô hình hệ thống quản lý cải tiến liên tục. Mô hình này đã được sử dụng cho các tiêu chuẩn nổi tiếng khác như ISO 9001 hoặc ISO 14001. Điều này giúp các tổ chức dễ dàng tích hợp quản lý năng lượng vào các nỗ lực chung của họ để cải thiện chất lượng và quản lý môi trường.
Một số giải pháp nâng cao hiệu suất của hệ thống lò hơi công nghiệp sử dụng nhiên liệu rắn hoặc khí 22/07/2024

Lò hơi công nghiệp đốt nhiên liệu rắn và khí được sử dụng rộng rãi để cung cấp hơi bão hòa cho quá trình sản xuất. Việc sử dụng nhiên liệu rắn có thành phần và độ ẩm khác nhau ảnh hưởng lớn đến hiệu suất và chi phí sản xuất nhiệt.
Ứng dụng giải pháp ERV nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trong các tòa nhà 12/07/2024

Các hệ thống HVAC thường chiếm lượng tiêu thụ năng lượng lớn nhất trong tổng tiêu thụ năng lượng của tòa nhà.
Lớp phủ kính giúp giảm nhiệt và tiết kiệm năng lượng 21/05/2024

Được hỗ trợ bởi vật lý lượng tử và học máy, các nhà nghiên cứu đã phát triển một lớp phủ kính trong suốt cho phép ánh sáng đi vào nhưng ngăn chặn tia cực tím và tia hồng ngoại sinh nhiệt. Lớp phủ không chỉ làm giảm nhiệt độ phòng mà còn giảm mức tiêu thụ năng lượng liên quan đến làm mát, bất kể thời điểm và thời tiết.
Công nghệ thông minh tiết kiệm điện cho hệ thống chiếu sáng đô thị 17/05/2024

Hà Nội đã quan tâm dành nhiều nguồn lực đầu tư cho chiếu sáng công cộng, từng bước đầu tư, lắp đặt hệ thống chiếu sáng hiện đại, tạo bộ mặt đô thị thông minh.
Phổ biến các tiêu chuẩn quốc gia về hệ thống quản lý năng lượng 04/05/2024

Ngày 25/04/2024, tại TP. Hồ Chí Minh, Viện Tiêu chuẩn Chất lượng Việt Nam phối hợp với Dự án IEEP, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh tổ chức Hội nghị phổ biến các tiêu chuẩn quốc gia về Hệ thống quản lý năng lượng (HTQLNL).
Việt Nam làm chủ công nghệ sản xuất phụ gia, tăng cường hiệu quả sử dụng năng lượng 09/04/2024

Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm trọng điểm Công nghệ lọc hóa dầu - Bộ Công Thương đã nghiên cứu thành công phụ gia ECOAL giúp tăng cường hiệu quả sử dụng năng lượng thông qua việc tiết giảm chi phí năng lượng và giảm phát thải khí ô nhiễm cho cho lò đốt trong công nghiệp sử dụng than.