Supercapacitors bụ ụdị ngwaọrụ akpọrọ aha nke ọma nke nwere ike ịchekwa ma na-ebuga ike ngwa ngwa karịa batrị nkịtị. Ha na-achọsi ike maka ngwa gụnyere ụgbọ ala eletrik, nkwukọrịta ikuku na lasers ike dị elu.

Mana iji ghọta ngwa ndị a, ndị supercapacitors chọrọ electrodes ka mma, nke jikọtara supercapacitor na ngwaọrụ dabere na ike ha. Eletrọd ndị a kwesịrị ịdị ngwa ngwa ma dị ọnụ ala iji mee n'ọ̀tụ̀tụ̀ buru ibu ma nwee ike ịgbaji ma bupụ ibu eletrik ha ngwa ngwa. Otu ndị injinia na Mahadum Washington chere na ha ewepụtala usoro maka imepụta ihe elektrọd supercapacitor ga-egbo mkpa ụlọ ọrụ na ojiji ndị a siri ike.

Ndị na-eme nchọpụta, nke UW osote prọfesọ nke sayensị ihe na injinia Peter Pauzauskie, bipụtara akwụkwọ na July 17 na akwụkwọ akụkọ Nature Microsystems na Nanoengineering na-akọwa electrode ha dị elu na ngwa ngwa, ụzọ dị ọnụ ala ha mere ya. Usoro akwụkwọ akụkọ ha na-amalite site na ihe ndị nwere carbon nke akpọnwụwo n'ime matriks dị obere nke a na-akpọ aerogel. Airgel a n'onwe ya nwere ike ịrụ ọrụ dị ka electrode crude, mana ndị otu Pauzauskie kariri okpukpu abụọ nke ikike ya, nke bụ ikike ya ịchekwa ụgwọ eletrik.

Ihe mmalite ndị a dị ọnụ ala, yana usoro nhazi nhazi, na-ebelata ihe mgbochi abụọ na-emekarị na ngwa mmepụta ihe: ọnụ ahịa na ọsọ.

"N'ime ngwa ụlọ ọrụ mmepụta ihe, oge bụ ego," ka Pauzauskie kwuru. "Anyị nwere ike ịme ihe mmalite maka electrodes ndị a n'ime awa, karịa izu. Na nke ahụ nwere ike iwetu ọnụ ahịa njikọ maka imepụta electrodes supercapacitor dị elu.

A na-emepụta electrodes supercapacitor dị irè site na ihe ndị nwere carbon nke nwekwara ebe dị elu. Ihe ikpeazụ a chọrọ dị oke egwu n'ihi ụzọ pụrụ iche supercapacitors si echekwa ụgwọ eletrik. Ebe batrị a na-emekarị na-echekwa ụgwọ eletrik site na mmeghachi omume kemịkalụ na-eme n'ime ya, supercapacitor na-echekwa ma na-ekewa ụgwọ dị mma na nke na-adịghị mma n'elu ya.

"Ndị isi ike nwere ike ime ngwa ngwa karịa batrị n'ihi na ọ bụghị oke ọsọ nke mmeghachi omume ma ọ bụ ihe ndị nwere ike ịmepụta," ka onye na-edu ndú na-ede akwụkwọ bụ Matthew Lim, nwa akwụkwọ doctoral UW na Ngalaba Nkà na ụzụ Science & Engineering kwuru. "Ndị na-ebu ibu nwere ike ịgba ụgwọ ma wepụ ya ngwa ngwa, ọ bụ ya mere ha ji dị oke mma n'iwepụta 'ụkpụrụ' ike ndị a."

"Ha nwere nnukwu ngwa na ntọala ebe batrị n'onwe ya na-adị ngwa ngwa," ka onye edemede ibe ibe Matthew Crane, nwa akwụkwọ doctoral na UW Department of Chemical Engineering kwuru. "N'oge ebe batrị na-adị ngwa ngwa iji gboo mkpa ume, onye na-ahụ maka ike nke nwere electrode dị elu nwere ike 'gbaba' ngwa ngwa ma mebie ụkọ ume."

Iji nweta ebe dị elu maka electrode dị mma, ndị otu ahụ jiri aerogels. Ndị a bụ mmiri mmiri, ihe ndị dị ka gel nke gafere ọgwụgwọ pụrụ iche nke ihicha na kpo oku iji dochie mmiri mmiri ha na ikuku ma ọ bụ gas ọzọ. Ụzọ ndị a na-echekwa nhazi 3-D nke gel, na-enye ya ebe dị elu na njupụta dị ala. Ọ dị ka iwepu mmiri niile na Jell-O na-enweghị mbelata.

Pauzauskie kwuru, "Otu gram nke airgel nwere ihe dị ka ebe elu dị ka otu egwuregwu bọọlụ."

Crane mere aerogels site na polima dị ka gel, ihe nwere usoro nhazi ugboro ugboro, nke sitere na formaldehyde na ụmụ irighiri ihe ndị ọzọ sitere na carbon. Nke a mere ka o doo anya na ngwaọrụ ha, dị ka electrodes supercapacitor nke oge a, ga-enwe ihe ndị nwere carbon.

Na mbụ, Lim gosipụtara na ịgbakwụnye graphene-nke bụ mpempe carbon naanị otu atom gbara ọkpụrụkpụ-na gel mebere ikuku ikuku na-esi na ya pụta nwere nnukwu ikike. Mana Lim na Crane chọrọ imeziwanye arụmọrụ aerogel, wee mee ka usoro njikọ ahụ dị ọnụ ala ma dị mfe.

N'ime nnwale Lim gara aga, ịgbakwụnye graphene emebeghị ka ike ikuku aerogel ka mma. Ya mere, kama, ha jiri mpempe akwụkwọ dị mkpa nke molybdenum disulfide ma ọ bụ tungsten disulfide kwajuru aerogels. A na-eji kemịkalụ abụọ ahụ eme ihe n'ọtụtụ ebe taa na mmanu ụlọ ọrụ.

Ndị nyocha ahụ jiri ebili mmiri dị elu mesoo ihe abụọ ahụ iji mebie ha n'ime mpempe akwụkwọ dị mkpa ma tinye ha na matriks gel bara ụba nke carbon. Ha nwere ike ịmepụta gel mmiri zuru oke n'ime ihe na-erughị awa abụọ, ebe ụzọ ndị ọzọ ga-ewe ọtụtụ ụbọchị.

Mgbe ha nwetasịrị aerogel akpọnwụ akpọnwụ, ha jikọtara ya na nrapado na ihe ndị ọzọ nwere carbon iji mepụta “mgwakọta ntụ ọka,” bụ́ nke Lim pụrụ nanị ịpụta n'ibé akwụkwọ dị nanị puku kwuru puku sentimita ole na ole. Ha wepụrụ diski ọkara inch n'ime mgwakota agwa ma chịkọta ha n'ime akpa batrị mkpụrụ ego dị mfe iji nwalee ịdị irè nke ihe ahụ dị ka electrode supercapacitor.

Ọbụghị naanị na elektrọd ha dị ngwa ngwa, dị mfe ma dị mfe ijikọ, mana ha nwekwara ike ọ dịkarịa ala 127 pasent karịa ikuku ikuku carbon bara ụba naanị.

Lim na Crane na-atụ anya na aerogels nke nwere obere mpempe akwụkwọ nke molybdenum disulfide ma ọ bụ tungsten disulfide - nke ha dị ihe dịka 10 ruo 100 atom - ga-egosi arụmọrụ ka mma. Ma nke mbụ, ha chọrọ igosi na aerogels ndị a na-ebu ibu ga-adị ngwa ngwa ma dị ọnụ ala iji mee ihe, nzọụkwụ dị mkpa maka mmepụta mmepụta ihe. Ndozi nke ọma na-abịa n'ihu.

Ndị otu ahụ kwenyere na mbọ ndị a nwere ike inye aka kwalite sayensị ọbụlagodi n'èzí nke electrodes supercapacitor. Molybdenum disulfide nke aerogel kwụsịtụrụ nwere ike kwụsie ike nke ọma iji kpalite mmepụta hydrogen. Enwere ike itinye usoro ha iji jide ihe ngwa ngwa na aerogels na batrị capacitance dị elu ma ọ bụ catalysis.