Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Profesor Prabhakar Bandaru z Wydziału Inżynierii Lotniczej i Mechanicznej Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego oraz jego student Mark Hoefer odkryli, że niedoskonałości celowo wprowadzane do struktury nanorurek mogą być przydatne w budowie superkondensatorów. Dzięki nim urządzenia przenośne ładowalibyśmy w ciągu kilku minut.

Zdaliśmy sobie sprawę z tego, że węglowe nanorurki mogą być używane do przechowywania energii, gdy badaliśmy możliwość zastosowania ich w roli elektrod dla czujników chemicznych. Podczas testów zauważyliśmy, że możemy spowodować, by powstawały w nich niedoskonałości, dzięki którym zwiększa się pojemność energetyczna - mówi  Hoefer. Dodaje przy tym, że konieczne jest szczegółowe kontrolowanie liczby wprowadzanych defektów, gdyż jeśli będzie ich zbyt wiele, może spaść przewodnictwo nanorurek. A dobre przewodnictwo to warunek konieczny do osiągnięcia wysokiej pojemności. Bardzo interesujący jest sam fakt, iż nanorurki, uważane za doskonały materiał, mogą być użyteczne także dzięki wielu niedoskonałościom - stwierdza profesor Bandaru.

Zdaniem obu naukowców, nanorurki mogą okazać się najlepszym materiałem do produkcji superkondensatorów.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Uczeni z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego (UCSD) pokazali, w jaki sposób można co najmniej 10-krotnie zmniejszyć dawkę promieniowania, na które wystawieni są pacjenci przechodzący terapię IGRT (image-guided radiation therapy). Zasadniczym elementem decydującym o powodzeniu terapii są wielokrotnie powtarzane skany za pomocą spiralnej tomografii komputerowej. Ich liczba orazdawka otrzymywanego promieniowania mogą budzić obawy o zdrowie pacjentów.
      Oczywiście możliwe jest zmniejszenie intensywności promieniowania czy czasu ekspozycji,jednak wówczas otrzymuje się tak niedoskonały obraz, że jego przetwarzanie do użytecznej postaci trwa całe godziny. To z kolei jest nie do przyjęcia, gdyż pacjent musiałby niezwykle długo leżeć w tomografie.
      Xun Jia i jego zespół z UCSD opracowali nowy algorytm dla procesorów graficznych (GPU), dzięki któremu pełny skan można wykonać w ciągu około dwóch minut. Dzięki ich pracy już od 20 do 40 naświetleń o intensywności 0,1 mAs każde zapewnia obraz nadający się w IGRT. Dzięki użyciu karty Nvidia Tesla C1060 czas potrzebny na przetworzenie obrazu wyniósł, w zależności od liczby naświetleń, od 77 do 130 sekund. To około 100-krotnie szybciej niż w wypadku innych podobnych technik. Co więcej, dawka promieniowania przyjęta przez pacjenta zmniejszyła się od 36 do 72 razy. Obecnie bowiem wykonuje się około 360 naświetleń, a każde z nich oznacza dawkę 0,4 mAs.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Rozwój elektroniki postępuje bardzo szybko, oferując nam coraz potężniejsze układy. Nowe technologie obiecują jeszcze większą moc: grafen, nanorurki, DNA, komputery kwantowe. Tymczasem jednocześnie istnieje potrzeba tanich, prostych w produkcji i prostych układów do codziennych zastosowań. Z powodzeniem już się takie tworzy z plastiku czy z papieru. Dzięki odkryciom inżynierów z Uniwersytetu Stanforda papierową elektronikę będziemy mogli zasilać papierowymi bateriami.
      Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda od dawna pracowali nad stworzeniem papierowego superkondensatora przy pomocy nadrukowywania węglowych nanorurek. Pierwsze efekty prezentowali już w zeszłym roku, teraz osiągnęli jednak znaczący postęp. Udało się zrezygnować z domieszek srebra i uniknąć przenikania drobnych nanorurek przez pory papieru, co powodowało spięcia. Papier - a można tu zastosować naprawdę dowolny papier - pokryty z dwóch stron cienką warstwą polifluorku winylidenu (PVDF) można z dużą prędkością zadrukowywać węglowymi nanorurkami o pojedynczych ściankach (SWNT). Nanorurki ściśle związują się z papierem podobnie jak tusz lub atrament podczas pisania i nie ulegają zniszczeniu nawet potraktowane gumką czy taśmą klejącą. Zarazem odpowiednio zaimpregnowany papier zatrzymując nanorurki jednocześnie pozwala na przenikanie elektrolitów, działając membrana. Po nadrukowaniu węglowe nanorurki służą jednocześnie jako styki, jak i elektrody, wystarczy je napełnić elektrolitem. Pojemność takiego urządzenia to około trzech Faradów na gram. Urządzenie jest też bardzo trwałe, po upływie 2500 cykli ładowania i rozładowania spadek wydajności jest niewielki. Można oczywiście je dowolnie wyginać, czy rulować - jak zwykły papier.
      Trzeba jeszcze opracować sposób stworzenia z papierowego kondensatora funkcjonalnych baterii. Pozwoli to na produkowanie bardzo tanich akumulatorów, które będzie wyjątkowo łatwo utylizować - po prostu jak zwykły papier. Na filmie: naukowcy ze Stanforda demonstrują diodę zasilaną papierowym kondensatorem.
       
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Eksperci z brytyjskiego Defense Science and Technology Laboratory (Dstl), które stanowi jednostkę badawczą Ministerstwa Obrony, pracują nad... pancerzem z ochronnym polem siłowym. Silne pole elektromagnetyczne miałoby chronić pojazdy przed uderzeniem pocisków.
      Specjaliści twierdzą, że w pancerze czołgów można wbudować superkondensatory. Gdy pojazd wykryje, że w jego stronę lecą pociski, energia z superkondensatorów może zostać przekazana do pancerza. Wytworzy się wówczas pole elektromagnetyczne i takie pole siłowe byłoby w stanie uchronić pancerz pojazdu. Oczywiście, takie pole istniałoby jedynie przez ułamki sekundy, jednak odpowiednie dobranie momentu jego pojawienia się uchroniłoby pojazd przed ogniem wroga.
      Po rozładowaniu supekondensatory byłyby natychmiast ponownie ładowane w oczekiwaniu na kolejny atak.
      Profesor Bryn James, szef zespołu zajmującego się w Dstl pancerzami i systemami ochrony mówi, że zastosowanie dodatkowego elementu, nie zwiększy zbytnio wagi pojazdu. Obecnie i tak większość czołgów nie posiada wystarczająco grubego pancerza, by przetrwać uderzenie nowoczesnego pocisku kumulacyjnego. Konieczne jest stosowanie niezwykle grubych pancerzy. Użycie pola siłowego wyeliminuje taką potrzebę. Profesor James dodaje przy tym, że wbrew pozorom okazało się, iż naładowanie superkondensatorów nie wymaga olbrzymich ilości energii.
      Przeprowadzono już pierwsze testy podczas których na tradycyjny pancerz nałożono "pancerz elektryczny", składający się z wielu warstw metalu pomiędzy którymi płynie prąd. Gdy pocisk uderza w pierwszą z nich i ją przerywa, staje się częścią obwodu i powoduje pojawienie się silnego pola elektrycznego pomiędzy warstwami. Pole to prowadzi do odparowania strumienia kumulacyjnego, który nie dociera do właściwego pancerza, a więc załoga pozostaje bezpieczna.
      Prezentacje technologii opracowanej przez Dstl mają odbyć się w najbliższym czasie.
      Brytyjskie Ministerstwo Obrony chce, by prace organizacji doprowadziły w ciągu najbliższej dekady do obniżenia ciężaru pojazdów opancerzonych o 70%. Pozwoli to zwiększyć ich prędkość i zdolności manewrowe. 
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wystarczy zanurzyć kartkę papieru w tuszu wykonanym z węglowych nanorurek i srebrnych nanokabli, by błyskawicznie uzyskać baterię lub superkondensator - stwierdza profesor Yi Cui z Uniwersytetu Stanforda. Społeczeństwo potrzebuje tanich, wysoko wydajnych urządzeń przechowujących energię, takich jak baterie i proste superkondensatory - mówi uczony. Naukowiec mówi, że jego baterie są szczególne. Dzięki wykorzystaniu materiałow w skali nano, podstawowe elementy baterii są bardzo małe, przez co tusz z nanorurkami i nanokablami bardzo mocno przyczepia się do włókien papieru. To zaś powoduje, że baterie są niezwykle wytrzymałe. Superkondensator wykonany metodą proponowaną przez Cui jest w stanie wytrzymać 40 000 cykli ładowania/rozładowania, a więc znacznie więcej niż nowoczesne baterie litowe.
      Papierowe baterie mają też kolosalną zaletę - trudno je zniszczyć. Można je zmiąć, wygiąć, zanurzyć w roztworze kwasu lub zasady, a zachowają swoją wydajność. Nie sprawdzaliśmy jeszcze, co się stanie, gdy je spalimy - mówi Cui.
      Superkondensatory wykonane z papieru mogą być przydatne w przemyśle motoryzacyjnym. Mają bowiem dużą powierzchnię w stosunku do objętości, mogą więc przechowywać sporo energii.
      Ta technologia może zostać bardzo szybko skomercjalizowana. Nie sądzę, by jej zastosowanie ograniczyło się tylko do przechowywania energii. To potencjalnie tania, elastyczna elektroda dla każdego urządzenia elektronicznego - stwierdził profesor Peidong Yang z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley.
      Zdaniem wynalazcy papierowych baterii, najbardziej przydadzą się one w przemyśle produkującym i dystrybuującym energię. Pozwolą bowiem w bardzo tani i prosty sposób przechowywać energię wyprodukowaną poza szczytem i uwolnić ją w szczycie.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W najbliższą środę, 21 października, na American University w Waszyngtonie rozpoczną się całodniowe pokazy 11-miejscowego miniautobusu wyposażonego w ultrakondensatory. Pojazd jest dziełem amerykańskiej firmy Sinautec Automobile Technologies i chińskiego przedsiębiorstwa Shanghai Aowei Technology Development Company.
      Superkondensatory (ultrakondensatory) to bardzo obiecujące urządzenia, które można bardzo szybko ładować i rozładowywać. Ich największą wadą jest pojemność, która wynosi zaledwie 5% pojemności baterii litowo-jonowych.
      Ultrakondensator nie przyda się zatem do zapewnienia energii samochodom pasażerskim, jednak inaczej ma się sprawa w przypadku autobusów miejskich, które często się zatrzymują i wiadomo, jaka odległość dzieli poszczególne przystanki.
      Część z nich można zaopatrzyć w linie wysokiego napięcia, ładujące autobusy. Pojazd, po podjechaniu na przystanek, wysuwa pantograf i w ciągu kilku minut ładuje superkondensatory, dzięki czemu może przejechać kolejne kilometry.
      System zasilania przypomina nieco trolejbusy, jednak pojazd nie byłby tak mocno uzależniony od lokalizacji linii wysokiego napięcia. Ponadto, jak zapewniają jego twórcy, dzięki temu że jest lżejszy i odzyskuje energię z hamowania, zużywa o 40% energii mniej niż trolejbus. Jest też o 40% tańszy niż autobus zasilany bateriami litowo-jonowymi. Ponadto, jeśli nawet będzie korzystał z energii produkowanej przez wyjątkowo "brudną" elektrownię węglową, to wyemituje do atmosfery o 70% mniej dwutlenku węgla niż autobus z silnikiem Diesla.
      Zakup tego typu pojazdów jest też, jak zapewnia producent, opłacalny. Biorąc pod uwagę obecne ceny paliw kopalnych i energii elektrycznej oraz fakt, iż przeciętny autobus miejski służy przez 12 lat, to pojazd z superkondensatorem zaoszczędzi na paliwie 200 000 dolarów.
      Twórcy autobusów mogli przekazać tak szczegółowe dane, gdyż już od trzech lat na przedmieściach Szanghaju prowadzone są testy z wykorzystaniem 17 tego typu pojazdów. To seryjne autobusy produkcji Foton America Bus Co. wyposażone w superkondensatory Shanghai Aowei. Obecnie ich pojemność wynosi 6 Wh/kg, co nie wygląda imponująco przy 200 Wh/kg zapewnianych przez nowoczesne baterie Li-Ion. W przyszłym roku do autobusów mają trafić kondensatory o pojemności 10 Wh/kg.

      Jak twierdzą producenci autobusów, przez trzy lata testów nie zepsuł się żaden z testowanych pojazdów, co jest świetnym wynikiem i oznacza, że można będzie zaoszczędzić również na kosztach napraw.
      Obecnie zasięg pojazdów wynosi 5,6 kilometra przy klimatyzacji pracującej pełną mocą i niemal 9 kilometrów przy wyłączonej klimatyzacji. Pełne ładowanie trwa, w zależności od napięcia, 5-10 minut.
      Przedstawiciele Sinauteca prowadzą rozmowy z MIT-em, których celem jest stworzenie superkondensatora o pojemności pięciokrotnie większej niż obecna.
      Autobusy z ultrakondensatorami mają też kilka wad. Obecnie 41-miejscowy pojazd może poruszać się z maksymalną prędkością 48 km/h, ma słabe przyspieszenie, a po włączeniu klimatyzacji jego zasięg spada o 35%.
×
×
  • Create New...