Статьи :: Электроника

Бумажный аккумулятор – источник энергии будущего

Бумажная батарея может стать в будущем основным источником энергии для мобильных устройств, медицинских аппаратов и электромобилей. Это устройство представляет собой набор углеродных нанотрубок с основой в виде целлюлозы. Подобное устройство может выполнять функцию как аккумулятора, так и конденсатора.

Ученым удалось создать бумажный элемент питания размером чуть больше почтовой марки, энергии которого достаточно для питания небольшой лампочки. В будущем стопка таких бумаг может легко обеспечивать работу электрокара или энергоэффективного дома.

Обычный аккумулятор сделан из нескольких отдельных элементов, в то время, как бумажная батарея представляет собой цельную конструкцию, что упрощает её производство и эксплуатацию. Основным компонентом бумажной батареи являются углеродные нанотрубки толщиной в одну миллионную часть сантиметра. Благодаря углероду, батарея имеет насыщенный черный цвет. Нанотрубчатые пленки выполняют здесь роль электродов, а пропитанная электролитической жидкостью целлюлозная бумага является для них корпусом. Так как электролит не содержит воды, аккумуляторы можно эксплуатировать в самых экстремальных погодных условиях. Бумажная батарея обладает еще одним удивительным свойством: она продолжает работать, будучи сложенной и даже разрезанной, что делает её похожей на магнит.

Как устроен бумажный аккумулятор:

Нанотрубки для бумажной батареи выращивают на кремниевой подложке в специальных аппаратах, а затем заполняют пространство между матрицей целлюлозой. Когда матрица окончательно сформируется, кремниевую подложку удаляют. При соединении листов и добавлении электролита получается аккумуляторная батарея.

Преимущества бумажной батареи:

Главными преимуществами бумажной аккумуляторной батареи являются компактность, жизнестойкость и экологичность. Как уже было сказано, пластины можно легко складывать, разрезать и придавать им любую форму, не опасаясь за работоспособность. Если батарею разрезать пополам, каждая из её частей будет давать по половине энергии, а в сумме останется 100%. Точно также можно увеличить выходную мощность батареи, сложив вместе несколько бумажных пластин. На данный момент устройство размером с почтовую марку выдает около 2.5 вольт, что нельзя назвать выдающимся результатом, однако уже вскоре ученые обещают увеличить это значение многократно. В отличие от литий-ионных аккумуляторов, бумажные батареи безопасны для человека и окружающей среды. Они не содержат токсических веществ, не взрываются, их легко утилизировать.

Если дальнейшие исследования закончатся удачно, создание бумажных аккумуляторных батарей может стать самым большим технологическим прорывом со времен изобретения полупроводников. Это откроет новые возможности для прогресса.