Une percée dans la technologie de stockage d'énergie pourrait donner vie à une nouvelle génération d'appareils électroniques flexibles, y compris les prothèses solaires pour les amputés.

Dans un nouvel article publié aujourd'hui dans la revue Sciences avancées , une équipe d'ingénieurs de l'Université de Glasgow explique comment ils ont utilisé des couches de graphène et de polyuréthane pour créer un supercondensateur flexible qui peut générer de l'énergie à partir du soleil et stocker l'excès d'énergie pour une utilisation ultérieure.

Ils démontrent l'efficacité de leur nouveau matériel en alimentant une série d'appareils, comprenant une chaîne de 84 LED énergivores et les moteurs à couple élevé dans une main prothétique, lui permettant de saisir une série d'objets.

La recherche vers l'e-skin et les wearables autonomes en énergie est le dernier développement du groupe de recherche Bendable Electronics and Sensing Technologies (BEST) de l'Université de Glasgow, dirigé par le professeur Ravinder Dahiya.

La couche tactile supérieure développée par les chercheurs du groupe BEST est composée de graphène, un très flexible, forme transparente de «super-matériau» de couches de carbone d'une épaisseur d'un seul atome.

La lumière du soleil qui traverse la couche supérieure de graphène est utilisée pour générer de l'énergie via une couche de cellules photovoltaïques flexibles située en dessous. Toute puissance excédentaire est stockée dans un supercondensateur nouvellement développé, fabriqué à partir d'un composite graphite-polyuréthane.

L'équipe a travaillé pour développer un rapport de graphite à polyuréthane qui fournit un relativement grand, surface électroactive où des réactions chimiques génératrices d'énergie peuvent avoir lieu, créant un supercondensateur flexible et dense en énergie qui peut être chargé et déchargé très rapidement.

Des supercondensateurs similaires développés précédemment ont fourni des tensions d'un volt ou moins, rendant les supercondensateurs simples largement inadaptés pour alimenter de nombreux appareils électroniques. Le nouveau supercondensateur de l'équipe peut fournir 2,5 volts, ce qui le rend plus adapté à de nombreuses applications courantes.

Dans les tests de laboratoire, le supercondensateur a été alimenté, déchargé et alimenté à nouveau 15, 000 fois sans perte significative de sa capacité à stocker l'énergie qu'il génère.

Professeur Ravinder Dahiya, Professeur d'électronique et de nano-ingénierie à la School of Engineering de l'Université de Glasgow, qui a dirigé cette recherche a déclaré :« C'est le dernier développement d'une série de succès que nous avons eus dans la création de flexibles, appareils à base de graphène qui sont capables de s'alimenter à partir de la lumière du soleil.

"Notre génération précédente d'e-skin flexible avait besoin d'environ 20 nanowatts par centimètre carré pour son fonctionnement, ce qui est si faible que nous obtenions un surplus d'énergie même avec les cellules photovoltaïques de qualité inférieure sur le marché.

"Nous étions impatients de voir ce que nous pouvions faire pour capturer cette énergie supplémentaire et la stocker pour une utilisation ultérieure, mais nous n'étions pas satisfaits des types actuels de dispositifs de stockage d'énergie tels que les batteries pour faire le travail, car ils sont souvent lourds, non flexible, enclin à avoir chaud, et lent à charger.

"Notre nouveau supercondensateur flexible, qui est fabriqué à partir de matériaux bon marché, nous éloigne un peu de notre objectif ultime de créer des flexibles entièrement autosuffisants, appareils à énergie solaire qui peuvent stocker l'énergie qu'ils génèrent.

« Il y a un énorme potentiel pour les appareils tels que les prothèses, moniteurs de santé portables, et les véhicules électriques qui intègrent cette technologie, et nous sommes impatients de continuer à affiner et à améliorer les avancées que nous avons déjà réalisées dans ce domaine."

Le papier de l'équipe, intitulé "Supercondensateurs flexibles à haute densité à base de composites graphène-graphite polyuréthane, " est publié dans Sciences avancées .