Ερευνητές του Τμήματος Οργανολογίας και Εφαρμοσμένης Φυσικής (IAP) του Ινδικού Ινστιτούτου Επιστημών (IISc) και συνεργάτες τους ανέπτυξαν ένα νέο υπερπυκνωτή που μπορεί να φορτιστεί με φως.
Η καινοτομία αυτή θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε φανάρια δρόμου και αυτοτροφοδοτούμενες ηλεκτρονικές συσκευές, συμπεριλαμβανομένων αισθητήρων, καθώς σε αντίθεση με τους τυπικούς πυκνωτές, οι οποίοι αποθηκεύουν την ενέργεια ηλεκτροστατικά, οι υπερπυκνωτές χρησιμοποιούν ηλεκτροχημικές μεθόδους για να συγκρατήσουν σημαντικά περισσότερη ενέργεια, επιτρέποντάς τους να «απελευθερώνουν το φορτίο πιο γρήγορα από τις μπαταρίες», εξήγησε ο Abha Misra, καθηγητής στο Τμήμα Οργανολογίας και Εφαρμοσμένης Φυσικής του IISc και συγγραφέας της μελέτης.
Τα ηλεκτρόδια του υπερπυκνωτή είναι κατασκευασμένα από νανοράβδους οξειδίου του ψευδαργύρου σε ένα διαφανές υπόστρωμα οξειδίου του κασσίτερου με πρόσμιξη φθορίου, επιτρέποντας στο φως να διέρχεται και να φορτίζει τη συσκευή. Όταν εκτέθηκε σε υπεριώδες (UV) φως, ο υπερπυκνωτής επέδειξε μεγάλη αύξηση της χωρητικότητάς του, δηλαδή της ικανότητάς του να αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια. «Οι ιδέες ήταν απλές... αλλά όταν συνδυάστηκαν μαζί, λειτούργησαν πολύ καλά», προσθέτει ο Misra.
Εκτός από την εντυπωσιακή αύξηση της χωρητικότητας, οι ερευνητές ανακάλυψαν δύο ασυνήθιστες συμπεριφορές. Πρώτον, η χωρητικότητα της συσκευής αυξανόταν με την τάση υπό έκθεση στο φως, ένα φαινόμενο που ο συν-συγγραφέας AM Rao από το Πανεπιστήμιο Clemson αναφέρεται ως «συμπεριφορά necking». Δεύτερον, ενώ η αποθήκευση ενέργειας συνήθως μειώνεται όταν η φόρτιση γίνεται ταχύτερα, η ομάδα διαπίστωσε ότι ο υπερπυκνωτής τους αποθήκευε περισσότερη ενέργεια κατά την ταχεία φόρτιση όταν εκτέθηκε σε υπεριώδες φως.
Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε έναν υγρό ηλεκτρολύτη για να βελτιώσει την απόδοση ενισχύοντας το φαινόμενο της ηλεκτρικής διπλής στιβάδας, το οποίο παίζει βασικό ρόλο στην υψηλή ικανότητα αποθήκευσης ενέργειας των υπερπυκνωτών. «Μικροποιήσαμε τους υπερπυκνωτές σε κλίμακα μικρομέτρων, ώστε να μπορούν να ενσωματωθούν μαζί με μικροηλεκτρονικά τσιπ», σημειώνει ο Misra, επισημαίνοντας πιθανές εφαρμογές σε κινητά τηλέφωνα και άλλες μικρές συσκευές.
Ο Misra πιστεύει ότι αυτή η νέα τεχνολογία θα μπορούσε τελικά να αντικαταστήσει τα ηλιακά κύτταρα στους φανούς του δρόμου λόγω του ταχύτερου χρόνου φόρτισης και της υψηλής πυκνότητας ισχύος.
Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο Journal of Materials Chemistry A, και η ομάδα ελπίζει να αναπτύξει περαιτέρω τον υπερπυκνωτή ώστε να φορτίζει με τη χρήση ορατού και υπέρυθρου φωτός.
