Les nanotiges de dioxyde de manganèse non alignées sur la gauche ont été fabriquées à l'aide de méthodes conventionnelles. Les nanotiges alignées sur la droite ont été cultivées dans le laboratoire de Desheng (Dennis) Meng à l'Université technologique du Michigan en utilisant un dépôt électrophorétique. En utilisant des nanotiges alignées, Le groupe de Meng a pu construire un condensateur chimique supérieur. Crédit :Sunand Santhanagopalan
(Phys.org) —Un nouveau processus de croissance des forêts de nanotiges de dioxyde de manganèse pourrait conduire à la prochaine génération de condensateurs hautes performances.
En tant que matériau de stockage d'énergie pour les batteries et les condensateurs, le dioxyde de manganèse a beaucoup d'avantages :il est bon marché, respectueux de l'environnement et abondant. Cependant, les condensateurs chimiques fabriqués avec du dioxyde de manganèse n'ont pas la puissance du condensateur physique typique à base de carbone. Le scientifique de l'Université technologique du Michigan, Dennis Desheng Meng, a émis l'hypothèse que la situation pourrait être améliorée si le dioxyde de manganèse était transformé en nanotiges, qui sont comme des nanotubes, seulement solide au lieu de creux. Cependant, une pierre d'achoppement a été la fabrication de nanotiges de dioxyde de manganèse avec le bon ensemble d'attributs. Jusqu'à maintenant, les chercheurs ont pu faire pousser des nanotiges qui ont la meilleure structure cristalline ou qui étaient alignées, mais pas les deux.
Maintenant, Le groupe de recherche de Meng a développé une technique pour faire pousser des nanotiges de dioxyde de manganèse qui ne sont pas seulement droites et hautes (au moins selon les nano-normes), mais aussi avoir la structure cristalline optimale, connu sous le nom de α-MnO
Cela minimise la résistance interne, permettant au condensateur de se charger et de se décharger à plusieurs reprises sans s'user. C'est une recette pour un meilleur condensateur :il peut stocker plus d'énergie, extraire cette énergie plus rapidement, et travaillez plus longtemps entre les recharges. Plus, il peut être utilisé maintes et maintes fois. Même après que le groupe de Meng ait rechargé son condensateur plus de 2, 000 fois, il était encore capable de récupérer plus de 90 pour cent de sa charge d'origine.
L'appareil de Meng appartient à la famille des produits chimiques, ou réduction-oxydation, condensateurs. Ce sont des hybrides entre des supercondensateurs physiques, qui libèrent un sursaut d'énergie et se déchargent rapidement, et piles, qui stockent généralement plus d'énergie et la libèrent progressivement sur une période plus longue. Typiquement, les condensateurs chimiques ont plus d'énergie et moins de puissance que les condensateurs physiques.
Les condensateurs chimiques fabriqués avec les nanotiges de dioxyde de manganèse de Meng offrent le meilleur des deux mondes :ils retiennent plus d'énergie, comme une batterie, De plus, ils fournissent encore plus de puissance qu'un condensateur physique comparable à base de carbone.
Son équipe a réussi à faire pousser une nanoforêt de nanotiges de dioxyde de manganèse par dépôt électrophorétique, une technique dans laquelle de petites particules sont déposées sur un substrat sous l'influence d'un champ électrique. Le processus n'est pas particulièrement difficile. "Nous l'avons fait dans un laboratoire, mais c'est une fabrication évolutive, " dit-il. " Nous pouvons l'imprimer en continu de manière roll-to-roll, et vous pouvez rendre le substrat très grand si vous le souhaitez."
Les condensateurs fabriqués avec des nanotiges de dioxyde de manganèse pourraient aider les véhicules hybrides et électriques à accélérer plus rapidement ou pourraient être couplés à des cellules solaires. « Le procédé ouvre également la porte à de nombreuses autres applications, pas seulement des supercondensateurs, " dit Meng.
