(A) Plan micrographie SEM d'électrode Ni revêtue. (B) Micrographie SEM d'une fibre revêtue, montrant des vues en plan et à faible angle. Crédit image : Science , DOI : 10.1126/science.1194372
(PhysOrg.com) -- Une nouvelle conception d'ultracondensateur ou de condensateur électrique à double couche (DLC) a été annoncée dans le journal Science cette semaine, et pourrait ouvrir la voie à des appareils électroniques portables plus petits et plus légers.
Les ultracondensateurs sont capables de se charger et de se décharger en quelques secondes seulement, ce qui leur donne un avantage sur les batteries, qui prennent beaucoup plus de temps, et les rendent extrêmement utiles dans des applications telles que le freinage par récupération. Cependant, pour certaines applications, même quelques secondes sont trop longues, et c'est là qu'un nouvel ultracondensateur nanométrique entre en jeu. Des chercheurs américains ont construit un ultracondensateur à partir d'ailettes nanométriques de graphène, et cette conception leur donne un appareil qui peut charger/décharger en moins de 200 microsecondes.
Les ultracondensateurs stockent la charge dans les champs électriques entre les surfaces conductrices, ainsi, une plus grande surface de surfaces conductrices permet à l'appareil de conserver plus de charge. Une plus grande quantité de charge stockée permet aux ultracondensateurs de fonctionner dans des appareils nécessitant plus d'énergie que les condensateurs ordinaires ne peuvent en fournir, et ils peuvent fournir l'énergie beaucoup plus rapidement qu'une batterie.
Une équipe de chercheurs dirigée par John Miller, président de JME, une société de condensateurs électrochimiques basée à Shaker Heights, L'Ohio a pu augmenter la vitesse de l'ultracondensateur en redessinant les électrodes pour donner plus de surface. La nouvelle électrode, développé par Ron Outlaw, un membre de l'équipe du Collège de William et Mary, à Williamsburg, Virginie, se compose de feuilles de graphène dressées verticalement à partir d'une base de graphite. Les feuilles de graphène sont constituées de carbone d'une épaisseur d'un atome, et développé par un procédé de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma. La base en graphite a une épaisseur de 10 nanomètres. Miller a décrit le design comme ressemblant à « des rangées de chips de pommes de terre de 600 nanomètres de haut debout sur le bord ».
La conception permet une charge et une recharge beaucoup plus rapides que les feuilles de graphène empilées utilisées dans les ultracondensateurs antérieurs ou les surfaces poreuses des ultracondensateurs à charbon actif.
Selon l'équipe de Miller, le nouveau ultracondensateur pourrait remplacer les condensateurs encombrants dans les appareils portables pour libérer plus d'espace tout en lissant les pics et les creux dans les alimentations. Il a été testé dans un circuit de filtrage dans un redresseur alternatif, une tâche à laquelle d'autres ultracondensateurs échouent. (Les redresseurs CA ont tendance à laisser une ondulation de tension que le condensateur atténue.) D'autres ultracondensateurs échouent parce que leurs électrodes poreuses les font agir comme des résistances dans les circuits de filtrage. Le nouveau ultracondensateur a bien fonctionné lors du test, ce qui signifie qu'ils pourraient remplacer les condensateurs actuels, qui sont six fois plus gros.
Ron Outlaw a déclaré que les travaux se poursuivent pour augmenter la capacité et tenter de rendre les feuilles de graphène plus hautes et plus parallèles dans le but de trouver l'équilibre parfait entre un stockage de charge maximal avec une restriction minimale du flux d'ions dans l'électrolyte. Comme la taille et le poids des ultracondensateurs sont réduits, ils trouveront plus d'applications dans des domaines tels que les compagnies aériennes, les militaires, et la Nasa.
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