Ko nga Supercapacitors he momo taputapu e tika ana te whakaingoatia ka taea te penapena me te tuku hiko tere atu i nga pākahiko tikanga. Kei te hiahia nui ratou mo nga tono tae atu ki nga motuka hiko, nga waea waea ahokore me nga laser hiko teitei.

Engari ki te mohio ki enei tono, ka hiahia nga supercapacitors ki nga electrodes pai ake, e hono ana i te supercapacitor ki nga taputapu e whakawhirinaki ana ki to raatau kaha. Me tere ake, me iti ake te utu o enei hiko ki te hanga i runga i te tauine nui me te kaha ki te utu me te tuku tere atu i o raatau uta hiko. Kei te whakaaro tetahi roopu miihini i te Whare Wananga o Washington kua puta he tikanga mo te hanga rauemi hiko supercapacitor e tutuki ai enei hiahia ahumahi me te whakamahi.

Ko nga kairangahau, i arahina e te UW kaiawhina ahorangi mo nga rauemi pūtaiao me te hangarau a Peter Pauzauskie, i whakaputa i tetahi pepa i te Hurae 17 i roto i te retaata Nature Microsystems me te Nanoengineering e whakaahua ana i to raatau hiko supercapacitor me te tere, te utu kore utu i mahia e ratou. Ko ta raatau tikanga hou ka tiimata mai i nga rawa waro kua whakamarokehia ki roto i te papanga iti-kiato e kiia nei he aerogel. Ka taea e tenei haurere te mahi hei hiko hiko, engari ko te roopu a Pauzauskie kua neke atu i te rua o tona kaha, ko tona kaha ki te penapena utu hiko.

Ko enei rauemi timatanga iti, i honoa me te tikanga whakahiatotanga ngawari, ka whakaiti i nga arai noa e rua ki te tono ahumahi: te utu me te tere.

"I roto i nga tono ahumahi, he moni te wa," ko ta Pauzauskie. "Ka taea e taatau te hanga i nga rauemi tiimata mo enei hiko i roto i nga haora, kaua ki nga wiki. Ka taea e tera te whakaheke i te utu whakahiato mo te hanga i nga hiko hiko supercapacitor mahi nui.

Ko nga electrodes supercapacitor whai hua ka whakahiatohia mai i nga taonga waro-taonga he waahi teitei ano hoki. He mea nui te whakaritenga o muri na te mea he ahurei nga mahi a nga supercapacitors ki te penapena utu hiko. Ahakoa e rongoa ana te pākahiko tikanga i nga utu hiko na roto i nga tauhohenga matū e puta ana i roto, ko te supercapacitor hei penapena me te wehe tika i nga utu pai me te kino ki runga i te mata.

"Ka taea e Supercapacitors te mahi tere atu i nga pākahiko na te mea kaore i te whakawhäitihia e te tere o te tauhohenga me nga hua ka puta mai," ko ta te kaituhi-arahi a Matthew Lim, he akonga tohu tohu UW i te Tari o nga Taonga Pūtaiao & Hangarau. "Ka taea e nga supercapacitors te utu me te tuku tere, na reira i pai ai ratou ki te tuku i enei 'puku' mana."

"He nui a raatau tono ki nga waahi kei te puhoi te pākahiko ki a ia ano," e kii ana te hoa kaituhi a Matthew Crane, he akonga taakuta i te UW Department of Chemical Engineering. "I nga wa e puhoi rawa ana te pākahiko ki te whakatutuki i nga hiahia o te hiko, ka taea e te supercapacitor me te hiko o te mata teitei te 'whana' tere ki te whakatika i te korenga o te hiko."

Ki te tiki i te mata teitei mo te hikohiko pai, i whakamahia e te roopu aerogel. He mea maku enei, he rite ki te reera kua oti te whakamaroke me te whakamahana motuhake hei whakakapi i o raatau wai ki te hau, ki tetahi atu hau. Ko enei tikanga ka pupuri i te hanganga 3-D o te ra, ka hoatu he mata teitei me te iti rawa te kiato. He rite ki te tango i nga wai katoa o Jell-O me te kore e mimiti.

"Ko te karamu o te airgel he rite te nui o te mata o te papa whutupaoro kotahi," ko ta Pauzauskie.

I hangaia e te warou nga aerogel mai i te polymer rite ki te reera, he rawa me nga wae hanganga tukurua, i hangaia mai i te formaldehyde me etahi atu ngota ngota waro. Na tenei i whakarite ko ta raatau taputapu, penei i nga hiko hiko supercapacitor o enei ra, ka uru ki nga taonga waro.

I mua, i whakaatu a Lim ko te taapiri i te graphene—he pepa waro kotahi noa te ngota te matotoru—ki te reera ka mau te hau i te hua o te hau me nga ahuatanga supercapacitor. Engari, me whakapai ake a Lim raua ko Crane i te mahi a te aerogel, kia ngawari ake, kia ngawari ake te mahi whakahiato.

I nga whakamatautau a Lim o mua, ko te taapiri i te graphene kaore i pai ake te kaha o te aerogel. Na ka utaina e ratou nga aerogel me nga pepa angiangi o te molybdenum disulfide me te tungsten disulfide ranei. Kei te whakamahia whanuitia nga matū e rua i enei ra ki nga hinu whakahinuhinu ahumahi.

I tukinotia e nga kairangahau nga rauemi e rua me nga ngaru oro-nui kia pakaruhia ki roto i nga pepa angiangi me te whakauru ki roto i te matiki karawa-wao. Ka taea e ratou te whakahiato i te reera maku kua utaina katoa i roto i te iti iho i te rua haora, ko etahi atu tikanga he maha nga ra.

I muri i te whiwhinga o te aerogel maroke, iti-kiato, ka honoa e ratou ki te whakapiri me tetahi atu rawa waro hei hanga i te "poroono" ahumahi, ka taea e Lim te huri ki runga ki nga pepa he iti noa iho nga haumano inihi te matotoru. Ka tapahia e ratou nga kopae haurua inihi mai i te paraoa pokepoke, ka whakahiatohia ki roto i nga putunga pākahiko pukoro putea ngawari hei whakamatautau i te whai huatanga o te rauemi hei hikohiko supercapacitor.

Ehara i te mea he tere, he ngawari, he ngawari hoki o raatau hiko ki te whakahiato, engari he 127 paiheneti te nui ake o te kaha o te hiko i te waro-wao anake.

Kei te tumanako a Lim raua ko Crane ko nga aerogel e utaina ana ki nga pepa angiangi o te molybdenum disulfide me te tungsten disulfide—he 10 ki te 100 ngota te matotoru—ka pai ake te mahi. Engari i te tuatahi, i hiahia ratou ki te whakaatu ka tere ake, ka iti ake te utu o nga aerogels ki te whakahiato, he mea tika mo te hanga ahumahi. Ka haere mai te whakatikatika pai.

E whakapono ana te roopu ka taea e enei mahi te ahu whakamua i te ao putaiao ahakoa kei waho atu o te ao o nga hikohiko supercapacitor. Ko ta ratou molybdenum disulfide kua whakatari-a-aerogel ka noho pumau tonu hei whakakorikori i te hanga hauwai. A ko ta raatau tikanga ki te mahanga i nga rawa tere i roto i nga aerogel ka taea te whakamahi ki nga pākahiko kaha teitei, ki te catalysis ranei.