Un leggero, un supercondensatore compatto ed efficiente stampato su un foglio di plastica flessibile è stato sviluppato dai ricercatori dell'Indian Institute of Science (IISc).

I supercondensatori sono dispositivi che un giorno potrebbero sostituire le batterie utilizzate nelle auto elettriche, cellulari o computer portatili, perché si caricano molto velocemente, e lavorare con quasi il 100% di efficienza. Ma di solito sono ingombranti e possono immagazzinare solo quantità limitate di energia. Ridurne le dimensioni senza perdere in efficienza si è rivelato impegnativo. Anche fabbricarli utilizzando i metodi esistenti è costoso e complicato.

Nello studio attuale, il team dell'IISc ha creato un supercondensatore compatto utilizzando una semplice tecnica di rivestimento a spruzzo per depositare strati alternati di nanocompositi ibridi su un foglio di plastica pieghevole. Il modello strato per strato ha aumentato la superficie e ha potenziato il movimento delle cariche, rendendo il dispositivo più efficiente dei supercondensatori esistenti.

"Possiamo effettivamente stampare questi supercondensatori ovunque, su qualsiasi supporto; quindi possono essere facilmente montati su qualsiasi superficie proprio come un semplice spray sulle pareti, ", afferma l'autore senior Abha Misra, professore associato presso il Dipartimento di Strumentazione e Fisica Applicata, IISc.

Lo studio è stato pubblicato su Materiali e interfacce applicati ACS .

I supercondensatori sono utili per rilasciare rapidamente grandi esplosioni di energia, in una torcia della fotocamera, Per esempio, o nei freni dinamici delle auto, treni e ascensori. Non solo vengono caricati rapidamente, ma durano anche più a lungo e sono meno tossici delle batterie.

A differenza di una batteria che utilizza reazioni chimiche, un supercondensatore utilizza l'elettricità statica per immagazzinare la carica. Ha due elettrodi immersi in un elettrolita e separati da un sottile isolante. Quando gli elettrodi sono carichi, tra loro si crea un campo elettrico, che permette di immagazzinare energia. Maggiore è la superficie degli elettrodi, maggiore è la carica che può essere immagazzinata.

I supercondensatori attualmente utilizzati non possono competere con le batterie nell'accumulo di energia; un supercondensatore con la stessa capacità di accumulo di una batteria normale peserebbe fino a 40 volte di più. Per renderli sia leggeri che efficienti, i ricercatori hanno provato a utilizzare materiali come i nanotubi di carbonio o l'ossido di grafene ridotto per preparare gli elettrodi. Usando la litografia tradizionale per fabbricarli, però, crea strutture sfuse con una superficie inferiore per lo spostamento delle cariche. Il processo è anche costoso e richiede tempo.

Anziché, Il team di Misra ha utilizzato una semplice tecnica a spruzzo per depositare sottili, strati alternati di MnO ₂ nanotubi di carbonio rivestiti (CNT) e ossido di grafene ridotto (rGO). Questi strati sono stati impilati sopra una maschera in acciaio inossidabile montata su un foglio di plastica PET standard. Questo tipo di disegno non solo ha aumentato la superficie, ma ha anche posizionato i materiali in modo strategico affinché le cariche si muovano in modo efficiente.

Il supercondensatore ibrido a strati ha mostrato una capacità molto più grande, una misura di quanta energia potrebbe essere immagazzinata, rispetto alle strutture che avevano solo CNT, solo rGO, o un mix casuale dei due materiali. Per le stesse dimensioni, ha anche mostrato una maggiore capacità di stoccaggio rispetto ai supercondensatori esistenti riportati fino ad oggi. Anche la piegatura del foglio stampato con supercondensatore non ha influenzato le sue prestazioni, rendendolo utile per applicazioni flessibili di accumulo di energia.