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

Siêu tụ điện tích trữ điện trong chíp silic

Bộ tài liệu tuyên tuyền Chỉ thị 20 về Tiết kiệm điện

Phổ biến các tiêu chuẩn quốc gia về hệ thống quản lý năng lượng

Bản quyền thuộc Vụ Tiết kiệm năng lượng và Phát triển bền vững, Bộ Công Thương