Rafmagnandi rannsóknir vísindamanna Clemson háskólans gætu leitt til sköpunar léttari, hraðari hleðslurafhlöður sem henta til að knýja geimföt eða jafnvel Mars flakkara.
Nýlega var greint frá rannsóknum, sem voru styrktar af NASA, í grein sem ber titilinn" Þrívíddar Si rafskauta með hröðum dreifingu, mikilli getu, mikilli getu og langri hringrásartíma" sem birtist í tímaritinu American Chemical Society Applied Materials and Interfaces. Meðal höfunda hennar eru Shailendra Chiluwal, Nawraj Sapkota, Apparao M. Rao og Ramakrishna Podila, sem öll eru hluti af Clemson Nanomaterials Institute (CNI).
Podila, lektor í vísindaháskólanum&# 39, í eðlisfræði og stjörnufræði, sagði að byltingarkenndu nýju rafhlöðurnar gætu brátt verið notaðar í bandarískum gervihnöttum.
GG quot; Flestir gervitungl fá aðallega kraft sinn frá sólinni," Sagði Podila." En gervihnettirnir verða að geta geymt orku fyrir þegar þeir eru í skugga jarðarinnar' Við verðum að gera rafhlöðurnar eins léttar og mögulegt er, því því meira sem gervihnötturinn vegur, því meira kostar verkefni hans."
Podila sagði að til að skilja byltingar hópsins&# 39 gætirðu séð grafítskautinn í litíumjónarafhlöðu sem spilastokk þar sem hvert kort táknar lag af grafít sem er notað til að geyma hleðsluna þar til rafmagn er þörf. Vandamálið, sagði Podila, er að" grafít getur ekki geymt mikla hleðslu."
Clemson teymið kaus að vinna með kísil, sem getur pakkað meira hleðslu, sem þýðir að meiri orku er hægt að geyma í léttari frumum. Þó vísindamenn hafi lengi metið mikla getu kísils til rafgeymslu, brotnar þetta efni í smærri bita þegar það hleðst og losnar.
Lausnin sem liðið kom með felur í sér notkun á örlítilli kísil" nanóstærð" agnir, sem auka stöðugleika og veita lengri hringrásartíma. Frekar en spilastokkur úr grafít, nota nýju rafhlöðurnar lög af kolefni nanórör efni sem kallast Buckypaper, með kísil nanóagnirnar á milli.
Með svona innri umbúðum, jafnvel þó kísilagnir brotni upp, eru þær" enn í samlokunni," Sagði Podila.
GG quot; Frístandandi blöðin af kolefnisrörum halda kísil nanóagnum rafmagnstengdar hver við aðra," sagði Shailendra Chiluwal, framhaldsnemi við CNI og fyrsti höfundur rannsóknarinnar.
GG quot; Þessar nanórör mynda hálf-þrívíddar uppbyggingu, halda kísil nanóagnum saman jafnvel eftir 500 lotur og draga úr rafmótstöðu sem stafar af brotnu nanóagnum."
Notkun rafhlöður úr kísill og öðrum nanóefnum eykur ekki aðeins getu, heldur gerir það einnig kleift að hlaða rafhlöður með meiri straumi, sem þýðir að hraðari hleðslutími. Eins og allir vita, sem farsíminn hefur einhvern tíma dáið í miðju símtali, þá er þetta mikilvægur eiginleiki fyrir rafhlöðutækni.
Hraðari hleðsla er möguleg vegna þess að nýju rafhlöðurnar nota einnig nanórör sem biðminni sem gerir kleift að hlaða með hraða fjórum sinnum hraðar en nú er mögulegt.
Léttari rafhlöður sem hlaða hraðar og bjóða upp á stóraukna skilvirkni verða ekki aðeins blessun geimfaranna sem klæðast rafgeymdum jakkafötum heldur einnig vísindamönnunum og verkfræðingunum sem þurfa að koma geimfarunum á áfangastaði.
GG quot; Kísill sem rafskaut í litíumjónarafhlöðu táknar' heilagur gral' fyrir vísindamenn á þessu sviði," sagði Rao, forstöðumaður CNI' og aðalrannsakandi um NASA styrkinn. Rao sagði einnig að nýju rafhlöðurnar muni brátt rata í rafbíla.
GG quot; Næsta markmið okkar er að vinna með samstarfsaðilum iðnaðarins til að þýða þessa rannsóknarstofu tækni á markaðinn," sagði Podila, samsvarandi höfundur rannsóknarinnar og meðrannsakandi um NASA styrkinn." Við erum þakklát NASA og Suður-Karólínu EPSCoR fyrir að veita verðlaun til að ráðast í slík verkefni sem munu hafa varanleg áhrif á geimferðir og alþjóðlegt orkulandslag."
