灵活的太阳能超级电容器可以支持新一代的可穿戴电子产品

科技 2020-03-18 14:29:40

储能技术的突破可以使新一代的柔性电子设备得以使用,包括为截肢者提供太阳能假肢。

在今天发表在“高级科学”杂志上的一篇新论文中,格拉斯哥大学的一个工程师团队讨论了他们如何使用石墨烯和聚氨酯层来制造一种柔性超级电容器,它可以从太阳中产生能量,并储存多余的能量供以后使用。

他们展示了他们的新材料的有效性,通过为一系列设备供电,包括一串84个耗电的LED和假肢手中的高扭矩电机,使它能够抓住一系列物体。

对能源自主电子皮肤和可穿戴设备的研究是格拉斯哥大学的可弯曲电子和传感技术(BEST)研究小组的最新发展,该小组由拉文德·达希亚教授领导。

由BEST小组研究人员开发的顶部接触敏感层是由石墨烯制成的,石墨烯是一种高度灵活、透明的“超材料”形式的碳层,只有一个原子厚。

阳光穿过石墨烯的顶层,用来通过下面的一层柔性光伏电池发电。 任何剩余功率都存储在一个新开发的超级电容器中,由石墨-聚氨酯复合材料制成。

该小组致力于开发石墨与聚氨酯的比例,它提供了一个相对较大的电活性表面积,在那里可以发生发电化学反应,创造了一个能量密集的柔性超级电容器,可以很快地充电和放电。

以前开发的类似超级电容器提供了一伏或更少的电压,使得单个超级电容器在很大程度上不适合为许多电子设备供电。 该团队的新超级电容器可以提供2.5伏特,使其更适合许多常见的应用。

在实验室测试中,超级电容器再次供电、放电和供电15,000次,其储存其产生的功率的能力没有明显损失。

格拉斯哥大学工程学院的电子和纳米工程教授拉文德·达希亚教授领导了这项研究,他说:“这是我们在制造能够使自己免受阳光照射的柔性石墨烯器件方面所取得的一系列成功的最新进展。

“我们上一代的柔性电子皮肤每平方厘米约需要20毫瓦才能运行,这一点太低了,即使市场上有最低质量的光伏电池,我们也能获得剩余的能源。

“我们很想看看我们能做些什么来获取额外的能量并将其储存起来以备以后使用,但我们对目前的能源储存设备(如电池)不满意,因为它们通常很重,不易弯曲,容易发热,充电速度慢。

我们的新型柔性超级电容器是由廉价材料制成的,它为我们的最终目标提供了一定的距离,即创造完全自给自足的柔性太阳能设备,以储存它们产生的能量。

“假肢、可穿戴健康监视器和电动汽车等设备有着巨大的潜力,这些设备都采用了这种技术,我们渴望继续完善和改进我们在这一领域已经取得的突破。”

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