Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

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.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ciekawe tylko, czy jest to mieszanina różnych nanorurek, czy też wyselekcjonowane jednakowe?

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
      Mimo, że cyfrowa komunikacja i stosowane w niej systemy bezpieczeństwa stają się coraz bardziej zaawansowane, wciąż dochodzi do wycieków danych. Wycieki te to poważny problem z potencjalnie niszczycielskimi konsekwencjami w postaci wybuchu wojen czy sporów ekonomicznych i społecznych. Chociaż media elektroniczne są nieodzowne w naszym codziennym życiu, papier wciąż jest głównym medium przechowywania informacji i wiele ważnych dokumentów wciąż istnieje wyłącznie w formie papierowej, mówią naukowcy z Chin, którzy opracowali nową metodę zapisywania ukrytych informacji na papierze.
      Na łamach magazyny Matter uczeni z Uniwersytetu w Nankinie informują o wykorzystaniu bibuły filtracyjnej pokrytej związkami manganu do drukowania niewidocznych gołym okiem informacji. Można je odczytać oświecając papier światłem UV. Oczywiście istnieją już podobne techniki ukrywania tekstu na papierze. Mają one jednak liczne wady. Po pierwsze, nie można ich usunąć. Po drugie, gdy już zauważymy taki ukryty tekst, to – nawet jeśli został zaszyfrowany – mamy do niego dostęp i możemy pracować nad złamaniem kodu. Chiński wynalazek jest znacznie bardziej doskonały i bezpieczny.
      Nowa technika polega na pokryciu środkami chemicznymi zawierającymi mangan papieru używanego do produkcji bibuł filtracyjnych. Następnie wystarczy czysta woda, by nanieść nań napis niewidoczny gołym okiem. Woda zmienia bowiem właściwości fotoluminescencyjne związków zawierających mangan. Wystarczy oświetlić papier promieniami UV, a napis zobaczymy w postaci ciemnego tekstu na jaśniejszym tle. Całość charakteryzuje się bardzo niską toksycznością, a dodatkową zaletą techniki jest fakt, że ukrytego napisu można się pozbyć, Wystarczy przez około 15 sekund potraktować papier suszarką, by napis zniknął. Sam papier można wykorzystać nawet 30-krotnie. Chińczycy przypuszczają, że jeśli uda im się znaleźć inne podłoże niż bibuła filtracyjna, to będzie można jeszcze więcej razy wykorzystać papier. Co interesujące, ukryty napis samoczynnie nie zniknie jeśli nie potraktujemy go suszarką. Eksperymenty wykazały, że może on przetrwać ponad 3 miesiące.
      To jednak nie wszystkie postępy, jakich dokonali uczeni z Nankinu. Wykorzystali też dwa różne związki zawierające mangan. Jeden z nich został naniesiony na papier jako tło, a drugim wykonano ukryty nadruk. Nadruku nie można było zobaczyć ani gołym okiem, ani za pomocą promieniowania UV, gdyż po oświetleniu UV oba związki emitują światło o niemal identycznej długości fali i intensywności. Jednak związek użyty do wykonania napisu emituje światło nieco dłużej, napis można więc zobaczyć wykorzystując techniki obrazowania opierające się na różnicy czasu.
      Na tym jednak nie koniec. W kolejnym eksperymencie uczeni wykorzystali różne zawierające mangan tusze do wydrukowania serii liczb, które emitowały światło w różnym czasie po ekspozycji na UV. Dzięki temu, poprzez śledzenie zmian intensywności emisji światła możliwe jest odczytanie liczb w odpowiedniej kolejności i odszyfrowanie wiadomości. Następnie informację można usunąć poprzez płukanie w specjalnym roztworze, by później na tym samym papierze nanieść te same liczby za pomocą różnych tuszy, przez co wyświetlą się w innej kolejności, kodując inną wiadomość.
      To niezwykle wysoki poziom zabezpieczeń, który może sprawdzić się w zastosowaniach wojskowych czy przemysłowych, stwierdzili badacze.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Doktor Julian Allwood i doktorant David Leal-Ayala z Univeristy of Cambridge udowodnili, że możliwe jest usunięcie toneru z papieru, który został zadrukowany przez drukarkę laserową. W procesie usuwania papier nie zostaje poważnie uszkodzony, dzięki czemu tę samą kartkę można wykorzystać nawet pięciokrotnie. Niewykluczone, że w niedalekiej przyszłości powstaną urządzenia, które będą potrafiły zarówno drukować jak i czyścić zadrukowany papier.
      „Teraz potrzebujemy kogoś, kto zbuduje prototyp. Dzięki niskoenergetycznym skanerom laserowym i drukarkom laserowym ponowne użycie papieru w biurze może być opłacalne“ - mówi Allwood.
      Niewykluczone, że nowa technika nie tylko przyniesie korzyści finansowe firmom i instytucjom, ale również przyczyni się do ochrony lasów, redukcji zużycia energii i emisji zanieczyszczeń, do których dochodzi w procesie produkcji papieru i jego pozbywania się, czy to w formie spalania, składowania czy recyklingu.
      Naukowcy, dzięki pomocy Bawarskiego Centrum Laserowego, przetestowali 10 różnych konfiguracji laserów. Zmieniano siłę impulsów i czas ich trwania, używając laserów pracujących w ultrafiolecie, podczerwieni i w paśmie widzialnym. Podczas eksperymentów pracowano ze standardowym papierem Canona pokrytym czarnym tuszem z drukarki laserowej HP. Takie materiały i sprzęt są najbardziej rozpowszechnione w biurach na całym świecie.
      Po oczyszczeniu z druku, papier był następnie analizowany przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego, który pozwalał zbadać jego kolor oraz właściwości mechaniczne i chemiczne.
      Wstępne analizy wykazały, że rozpowszechnienie się techniki oczyszczania i ponownego wykorzystywania papieru może o co najmniej połowę obniżyć emisję zanieczyszczeń związaną z produkcją i recyklingiem papieru.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z singapurskiego Uniwersytetu Narodowego pracują nad nową membraną, która jest w stanie przechowywać znacznie więcej energii niż nowoczesne baterie litowo-jonowe. Zespół doktora Xie Xian Ninga bada membranę wykonaną z polimeru bazującego na polistyrenie. Membranę zamyka się pomiędzy grafitowymi płytkami. Jej pojemność wynosi 0,2 farada na każdy centymetr kwadratowy. Standardowy kondensator przechowuje obecnie 1 mikrofarad na centymetr kwadratowy.
      Dzięki pracom Singapurczyków mogą znacząco spaść ceny urządzeń do przechowywania energii. Obecnie urządzenie z płynnym elektrolitem kosztuje około 7 dolarów za każdy farad pojemności. Nowe membrany pozwalają przechować farad za 62 centy. Innymi słowy, bateria wykorzystująca singapurską membranę za cenę 1 dolara przechowa 10-20 watogodzin. Baterie litowo-jonowe za taką samą kwotę przechowują 2,5 watogodziny.
      Membrana charakteryzuje się też olbrzymią wytrzymałością. Jest ona w stanie przetrwać 5000-6000 cykli ładowania/rozładowywania. Ładuje się ponadto szybciej niż standardowa bateria.
      W porównaniu z akumulatorami i superkondensatorami te membrany umożliwiają budowanie tanich urządzeń o bardzo prostej architekturze. Co więcej, wydajność membran przewyższa akumulatory i superkondensatory - powiedział doktor Xie.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Akumulator opracowany przez Nanotek Instruments ma wszelkie szanse stać się przełomowym urządzeniem na rynku pojazdów elektrycznych. Specjaliści zaprojektowali urządzenie przechowujące energie, która jest w stanie bardzo szybko uwięzić dużą liczbę jonów litu pomiędzy elektrodami, których działania wspomagają duże ilości grafenu. Naładowanie takiego akumulatora, który mógłby napędzać samochody elektryczne, może trwać mniej niż minutę. Urządzenie przyda się również np. do przechowywania energii ze źródeł odnawialnych.
      Wynalazcy nazwali je „surface-mediate cells" (SMCs). Już w tej chwili, mimo, że materiały oraz konstrukcja urządzenia nie zostały zoptymalizowane, charakteryzuje się ono osiągami przewyższającymi zarówno konstrukcje litowo-jonowe jak i superkondensatory. Gęstość mocy urządzenia wynosi 100 kW/kg, jest zatem 100-krotnie większa od baterii litowo-jonowych i 10-krotnie przekracza możliwości superkondensatorów. Im większa zaś jest gęstość mocy, tym szybszy transfer energii, a co za tym idzie - tym krótsze czasy ładowania. Ponadto gęstość energii - czyli ilość energii, którą można przechowywać w danej objętości lub masie - sięga 160 Wh/kg. Jest więc porównywalna z gęstością baterii litowo-jonowych i 30 razy większa od gęstości konwencjonalnych superkondensatorów.
      Jeśli porównamy SMC i baterie litowo-jonowe o tej samej wadze, to napędzany nimi samochód elektryczny będzie mógł przejechać mniej więcej taką samą trasę na pojedynczym ładowaniu. Nasze SMCs, podobnie jak współczesne urządzenia litowo-jonowe, mogą być jeszcze ulepszone pod względem gęstości energii. Jednak SMC mogą być ładowane w ciągu minut (prawdopodobnie w mniej niż minutę), a akumulatory litowo-jonowe wymagają godzin ładowania - mówi Bor Z. Jang, współzałożyciel Nanotek Instruments.
      Nanotek i jego firma-córka, Angstron Materials, która współpracowała przy SMC, specjalizują się w badaniach nad nanometeriałami. Angston to największy na świecie producent płytek nanografenowych (NGP).
      Jak widzimy, SMC łączą zalety baterii i superkondensatorów. Te pierwsze charakteryzują się większą gęstością energetyczną, te drugie - większą gęstością mocy. Nanotek i Angstron stworzyły nową architekturę urządzenia do przechowywania energii, która potencjalnie może zrewolucjonizować przemysł samochodowy.
      Kluczem do sukcesu są anoda i katoda wyposażone w olbrzymie powierzchnie grafenowe. Podczas produkcji naukowcy umieścili na anodzie metaliczny lit (w postaci cząsteczek lub folii). W czasie pierwszego rozładowania, dochodzi do jonizacji litu, w wyniku czego pojawia się znacznie większa liczba jonów niż w urządzeniach litowo-jonowych. W czasie pracy urządzenia jony migrują poprzez płynny elektrolit do katody. Z kolei podczas ładowania, olbrzymia liczba jonów litu szybko przechodzi od katody do anody. Dzięki wielkiej powierzchni obu elektrod możliwe jest szybkie przesyłanie dużych ilości jonów. Dzięki temu, że jony litu przemieszczają się pomiędzy porowatymi powierzchniami elektrod udało się wyeliminować czasochłonny proces interkalacji.
      Naukowcy prowadzili badania z różnymi rodzajami grafenu i mówią, że konieczne są dalsze eksperymenty. Chcą teraz przede wszystkim skupić się na zwiększeniu żywotności swojego urządzenia. Dotychczasowe badania wykazały, że może ono zachować 95% pojemności po 1000 cykli ładowania/rozładowania, a nawet po 2000 cykli nie zauważono, by dochodziło do powstawania zmniejszających pojemność akumulatorów kryształów dendrytycznych.
      Nie widzimy żadnych poważniejszych przeszkód, które mogłyby uniemożliwić komercjalizację technologii SMC. Chociaż grafen jest obecnie drogi, to Angstron Materials pracuje nad technologiami umożliwiającymi jego produkcję na skalę przemysłową. Przewidujemy, że w ciągu najbliższych 1-3 lat jego cena dramatycznie spadnie - mówi Jang.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na Rice University powstała miniaturowa bateria litowo-jonowa, a jej twórcy mają nadzieję, że tego typu urządzenia będą w przyszłości zasilały nanoelektronikę. Zespół profesora Pulickela Ajayana zmieścił trzy główne elementy baterii - anodę, katodę i elektrolit - w pojedynczym nanowłóknie.
      Uczeni zaprezentowali dwa projekty swojego wynalazku. Pierwszy to zbudowana z trzech warstwa struktura, w skład której wchodziły niklowo-cynowa anoda, elektrolit z tlenku polietylenu oraz katoda z polianiliny. Ta konstrukcja powstała po to, by udowodnić, że jony litu mogą efektywnie przemieszczać się od anody do elektrolitu i przechodzić następnie do katody podobnej do superkondensatora. Katoda przechowuje energię i pozwala na szybkie ładowanie i rozładowywanie baterii.
      Drugi z projektów to właściwa wspomniana na wstępie bateria w nanowłóknie. Uczeni stworzyli macierz o wielkości liczonej w centymetrach, na której umieścili tysiące nanowłókien. Każde z nich miało około 150 nanometrów szerokości i było miniaturową baterią. Długość każdego z włókien wynosi około 50 mikrometrów.
×
×
  • Create New...