Исследователи из Empa разработали биоразлагаемый мини-конденсатор, который состоит из углерода, целлюлозы, глицерина и поваренной соли.
Устройство, которое может произвести революцию среди батарей, выглядит довольно неприметно: это модифицированный 3D-принтер. Но настоящая инновация заключается в рецепте желатиновых чернил, которые этот принтер может наносить на поверхность.
Смесь состоит из нановолокон и нанокристаллитов целлюлозы, а также углерода, графита и активированного угля. Чтобы сделать смесь более жидкой, исследователи используют глицерин, воду и два разных типа спирта. Плюс щепотка поваренной соли для ионной проводимости.
Чтобы построить функционирующий суперконденсатор из этих ингредиентов, необходимы четыре слоя, которые вытекают из 3D-принтера один за другим: гибкая подложка, проводящий слой, электрод и, наконец, электролит. Затем все складывается как бутерброд с электролитом в центре.
Получается экологическое чудо. Мини-конденсатор из лаборатории может сохранять электричество в течение нескольких часов и питать небольшие цифровые часы. Он выдерживает тысячи циклов зарядки и разрядки и годы хранения даже при отрицательных температурах, также он устойчив к давлению и ударам.
Как только он придет в негодность, устройство можно просто выбросить в компост или просто оставить на природе. Через два месяца конденсатор разрушится, останется лишь несколько видимых частиц углерода.
Ксавье Эби и Густав Нюстрем разработали и реализовали концепцию биоразлагаемого устройства для хранения электроэнергии. Эби изучал микросистемную инженерию и приехал в Empa - швейцарскую федеральную лабораторию материаловедения и технологии для получения докторской степени. Нюстрем и его команда уже некоторое время исследуют функциональные гели на основе наноцеллюлозы. Этот материал является экологически чистым возобновляемым сырьем.
«В будущем такие конденсаторы можно было бы кратковременно заряжать с помощью электромагнитного поля, например, затем они могли бы обеспечивать питание для датчика или микропередатчика в течение нескольких часов», — говорит Эби.
Количество электронных микроустройств также будет увеличиваться в связи с более широким распространением лабораторной диагностики. Среди них небольшие для использования у постели больного или устройства для диабетиков.
«Одноразовый целлюлозный конденсатор также может хорошо подходить для этих целей», — говорит Густав Нистрем.