Disse superkondensatorene er produsert ved hjelp av en DVD-brenner, og kan i fremtiden ha stor betydning for hvordan elektronikk utvikles. (Foto: UCLA)

GRAFÉN I KONDENSATOR

Grafén og DVD-brennere kan gi elbiler som lades på minutter

Revolusjonerer kondensatoren.

Kondensatorer har en viktig jobb i de fleste typer elektronikk, og fungerer nesten som batterier. De lagrer elektrisk ladning i korte perioder, og leverer den til for eksempel en blits, til å glatte ut likerettet strøm og mye annet.

Åpner du for eksempel PC-en din, ser du disse som klumper som stikker opp av kretskortet. At de ikke har blitt miniatyrisert i samme grad som andre elektroniske komponenter, gjør at det ikke er like lett å lage små enheter som er avhengige av kraftige kondensatorer.

Det kan komme til å endre seg. Et forskerteam ved University of California har utviklet en type superkondensator som kan printes ved hjelp av enkle midler, og er både flate og bøyelige. De omtaler selv teknologien i en artikkel på IEEE Spectrum.

Det kan virke som om det ikke går en dag uten at noen kommer opp med et nytt bruksområde for grafén nå for tiden, og det er akkurat dette supermaterialet som er tatt i bruk her.

Les også: 11 dingser som kan bli bedre med grafén

Skriver ut superkondensatorer på DVD-plater

Fremstillingen av mikrosuperkondensatorene er dessuten svært enkel. Alt som trengs er grafittoksid og en DVD-brenner som støtter Lightscribe. Det vil si at den kan brenne inn grafikk på oversiden av DVD-platen dersom den er dekket med et reaktivt materiale.

Den innebærer å bruke laser til å koke vekk overflødig grafittoksid. Det gjør det mulig å lage mellomrom på en mikrometer. Deretter tilsettes en ørliten mengde elektrolytt som gele.

Metoden kan også brukes til å koble flere mikrosuperkondensatorer sammen, slik at det ikke er behov for å gjøre dette individuelt.

Metoden ble beskrevet allerede i 2012, men ser nå ut til å nærme seg produksjon.

Les også: Grafén kan gjøre betong 50 prosent sterkere

Grafittdioksid på DVD-platen kan formes til fleksible superkondensatorer.
Grafittdioksid på DVD-platen kan formes til fleksible superkondensatorer. UCLA/skjermdump

Lager batterihybrid

Forskerne har nylig brukt teknikken til å lage en hybrid mellom superkondensator og et batteri, ved å plassere mangandioksid i grafenet. Denne løsningen kan lades opp i løpet av minutter, og har en energitetthet ti ganger høyere enn kommersielt tilgjengelige mikrobatterier.

I størrelser på noen få kvadratcentimeter kan en slik kondensator holde en ladning på 1000 millifarad, og gi nok strøm til å holde liv i en LED-lommelykt i en time, skriver forskerne.

Les også: Dette bilbatteriet går «aldri» tomt og gir blaffen i kulda

Skal kommersialiseres

Metoden er i ferd med å kommersialiseres, og utforskes av den Los Angeles-baserte oppstartsbedriften Nanotech Energy.

Innen teknologien kan masseproduseres må det imidlertid lages utstyr som kan gjøre dette. En fordel er at det ikke stilles spesielle krav til produksjonsomgivelsene. Det er ikke nødvendig å produsere dem i rene rom.

Forskerne ser derfor for seg at det er mulig å gjøre dette med en mengde DVD-brennere. I laboratoriet kan de allerede produsere 100 mikrosuperkondensatorer på en enkelt DVD-plate.

Det vil åpenbart vil være mer effektivt å utvikle eget utstyr som kan produsere mikrosuperkondensatorer på samlebånd.

Les også: Slik kan supermaterialet bedre effektiviteten i dampturbiner

Kan lade elbiler på minutter

Skulle det vise seg at teknologien enkelt kan skaleres opp og masseproduseres, kan den vise seg nyttig i en mengde applikasjoner.

Selv nevner forskerne muligheten til å benytte dem i helseteknologi ved å gjøre det mulig å levere medisin i gitte intervaller, lage tynne smarttelefoner med integrert blits, produsere raskt ikke-volatilt minne, fleksible skjermer, og mikrosensorer av forskjellige slag.

Forskerne nevner også muligheten til å plassere dem på baksiden av solcellepaneler for å lagre energi samlet på dagtid, slik at den kan brukes på kveldstid. Kanadiske Sunvault Energy har allerde dannet en joint venture med Nanotech Energy, og skal produsere slike solceller, i tillegg til en superkondensator på 1000 farad, som skal kunne konkurrere med litiumionebatterier.

En av forskerne, dr. Richard Kaner, har tidligere uttalt at teknologien potensielt kan erstatte batterier, og gjøre det mulig å for eksempel lade en smarttelefon på fem sekunder, og en PC på 30 sekunder.

Brukt i elbiler kan det være mulig å lade den på like kort tid som det tar å fylle drivstoff på en vanlig bil. Sunvault Energy har estimert at de vil kunne produsere grafénbaserte superkondensatorer til en pris på 50 dollar pr kWh. Til sammenligning vil Teslas batterifabrikk antakelig kunne produsere litiumionebatterier til en pris på 150 dollar pr kWh.

Se video om hvordan DVD-brennermetoden ble utviklet under.

Selskapet