Supercondensateur au silicium innovant
19.11.2013
La conception innovante du supercondensateur, créée par des scientifiques des matériaux de l'Université Vanderbilt (États-Unis) sous la direction du professeur adjoint Cary Pint, permet de créer des cellules photovoltaïques capables de générer de l'électricité XNUMX heures sur XNUMX et pas seulement lorsque le soleil brille.
On prétend qu'il s'agit du premier supercondensateur entièrement en silicium et avec le circuit microélectronique qu'il alimente. Et il peut être utilisé dans les batteries de téléphone portable intégrées qui se chargent en quelques secondes et durent des semaines entre les charges.
Les scientifiques pensent qu'il sera possible de construire des batteries à partir de l'excès de silicium présent dans les cellules photovoltaïques, les capteurs, les téléphones portables et de nombreux autres appareils électromécaniques d'aujourd'hui, réduisant ainsi le coût de ces appareils.
"Si vous demandez aux gens de fabriquer un supercondensateur en silicium, ils vous diront que c'est une idée folle", a déclaré Carey Pint, professeur adjoint au département de génie mécanique qui a dirigé l'étude. "Mais nous avons découvert une solution simple. façon de faire."
Au lieu de stocker de l'énergie dans des réactions chimiques, comme le font les batteries, les supercondensateurs stockent de l'énergie en collectant des ions à la surface d'un matériau poreux. En conséquence, ils ont la capacité de se charger et de se décharger en quelques minutes plutôt qu'en heures, et durent plusieurs millions de cycles plutôt que les milliers de cycles que peuvent supporter les batteries.
Ces propriétés ont permis aux supercondensateurs fabriqués à partir de charbon actif de conquérir plusieurs marchés de niche, tels que le stockage de l'énergie générée par les systèmes de freinage régénératif dans les bus et les véhicules électriques et la fourniture du courant de pointe nécessaire pour réguler les pales des éoliennes géantes lorsque les conditions de vent changent. Les supercondensateurs sont toujours à la traîne des batteries lithium-ion en termes de capacité spécifique, ils sont donc encore trop volumineux pour alimenter la plupart des appareils grand public. Cependant, ils se développent rapidement.
"Construire des dispositifs fonctionnels hautes performances à partir de blocs de construction à l'échelle nanométrique avec n'importe quel niveau de contrôle s'est avéré être tout un défi. Et une fois que cela a été fait, cela s'est avéré difficile à répéter", a expliqué le professeur adjoint Cary Pint.
"Malgré les excellentes performances de l'appareil que nous avons obtenu, notre objectif n'était pas de créer des appareils avec des paramètres d'enregistrement", a déclaré Pint. "L'objectif était de développer des méthodes pour créer un stockage d'énergie intégré. Le silicium est un matériau idéal pour travailler, car c'est la base de nombreuses technologies et dispositifs modernes. De plus, la majeure partie du silicium des dispositifs existants reste inutilisée car il est très coûteux et peu rentable de produire des substrats de silicium minces.
Le groupe de Pint utilise maintenant cette approche pour créer une réserve d'énergie qui pourrait être formée dans un excès de matériau ou à l'arrière de cellules photoélectriques et de capteurs. Les supercondensateurs pourraient stocker l'électricité excédentaire générée par les cellules photovoltaïques pendant la journée et la restituer aux heures de pointe du soir.
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