Нова технология за съхранение на енергия е три пъти по-ефективна от литиево-йонните батерии

Въглеродните нанотръби и техният потенциал.

Изследователи от Япония и САЩ демонстрираха, че усуканите въглеродни нанотръби могат да съхраняват три пъти повече енергия от стандартните литиево-йонни батерии. Този пробив може да доведе до създаването на ново поколение леки, компактни и безопасни импланти и сензори.

Въглеродните нанотръбички са структури с нанометрични размери, съставени от един слой въглеродни атоми. Известни още като графен, тези въглеродни листове са невероятно леки, но по-здрави от стоманата. Благодарение на уникалните си свойства материалът е намерил приложение в редица модерни технологии.

Изследователят Санджиев Кумар Уджаин от университета Шиншу в Япония се замислил дали въглеродните нанотръбички могат да се използват за съхранение на енергия. През 2022 г. той се премества в Университета на Мериленд в Балтимор, където продължава изследванията си и открива, че усукването на нанотръбичките значително увеличава ефективността им при съхраняването на енергия.

Механичните пружини, използвани за съхраняване на енергия в детските играчки и ръчните часовници от миналото, вдъхновяват Уджаин да изпробва подобна концепция в нанотехнологичен мащаб. Екипът на Центъра за съвременни сензорни технологии (CAST) създаде „въжета“ от налични в търговската мрежа въглеродни нанотръбички, които след това бяха усукани и покрити с различни вещества за подобряване на здравината и гъвкавостта.

За да оценят колко енергия могат да освободят усуканите въжета от нанотръби при разплитане, учените провеждат серия от експерименти и сравняват резултатите с други материали. Усуканите въглеродни нанотръби показаха енергиен капацитет, който е 15 000 пъти по-голям от този на стоманените пружини за единица маса.

Въпреки че това постижение е впечатляващо, основен конкурент остават литиево-йонните батерии – устройствата с най-висока енергийна плътност към момента. Експериментите установиха, че усуканите въглеродни нанотръбички могат да съхраняват три пъти повече енергия от стандартните литиево-йонни батерии. В същото време те демонстрират стабилна работа в широк диапазон от температури – от -60 до 100 градуса по Целзий.

Технологията, която се основава на механично, а не на електрохимично съхранение на енергия, е по-безопасна за използване в устройства като имплантите. Въпреки че практическите приложения в имплантите са все още далеч, екипът работи върху прототип на сензор, който използва усукани въглеродни нанотръбички като източник на енергия.