Araştırmacılar, gelişmiş enerji depolama ve serbest bırakma kapasitesine sahip, tamamen işlevsel ve herhangi bir minyatür sistem çipi entegrasyonunda devreye alınmaya hazır yeni bir ultramikroskopik süper kapasitör geliştirdiler.
Mevcut olanlardan çok daha küçük ve daha kompakt olan, Bengaluru’daki Hindistan Bilim Enstitüsü’nde (IISc) geliştirilen süper kapasitör, potansiyel olarak sokak lambalarından tüketici elektroniğine, elektrikli araba pillerine ve medikal cihazlara kadar bir dizi enerji depolama cihazında kullanılabilir. cihazlar, bir çalışmada dediler.
Şu anda, bu cihazlar, zamanla depolanan şarjlarını ve dolayısıyla depolanan enerjiyi kaybetme eğiliminde olan ve bu nedenle sınırlı bir raf ömrüne sahip olan pillerle çalıştırılmaktadır.
Öte yandan, kapasitörler, bir cep telefonuna güç vermek gibi sürekli bir şekilde gücü deşarj edememeleriyle sınırlı olmakla birlikte, tasarımları sayesinde elektrik enerjisini çok daha uzun süre depolayabilirler.
ACS Energy Letters dergisinde yayınlanan araştırmaya göre, süper kapasitörler, büyük miktarlarda enerji depolayabilmeleri ve serbest bırakabilmeleri açısından her iki dünyanın en iyi özelliklerini bir araya getiriyor ve bu nedenle yeni nesil elektronik cihazlar için çok rağbet görüyor.
Çalışma, bu süper kapasitörün imalatında, zayıf elektron hareketlilikleri ile sınırlı olan mevcut kapasitörlerde kullanılan metalik oksit bazlı elektrotların aksine, yük toplayıcılar olarak hibrit Alan Etkili Transistörlerin (FET’ler) kullanıldığını söyledi.
Enstrümantasyon ve Uygulamalı Fizik (IAP) Bölümü’nde profesör ve çalışmanın ilgili yazarı Abha Misra, “FET’i süper kapasitörler için bir elektrot olarak kullanmak, bir kapasitördeki şarjı ayarlamak için yeni bir şey” dedi.
Misra ve ekibi, bu hibrit FET’leri, elektron hareketliliğini artırmak için birkaç atom kalınlığındaki molibden disülfid (MoS2) ve grafen katmanlarını değiştirerek oluşturdular ve bunlar daha sonra altın kontaklara bağlandı.
İki FET elektrotu arasında kullanılan katı jel elektrolitin kullanılması, onu bir silikon dioksit/silikon tabanı üzerine inşa edilmiş bir katı hal süper kapasitör haline getirdi.
Misra, iki FET elektrot sistemini ve değişen şarj kapasitelerine sahip jel elektroliti entegre eden tasarımın kritik kısım olduğunu söyledi.
Çalışmanın baş yazarlarından biri olan Vinod Panwar, mikroskobik boyutundan dolayı süper kapasitörün imalatında zorluklar ortaya çıktığını ve bu nedenle yüksek hassasiyet ve el-göz koordinasyonu gerektirdiğini söyledi.
Üretim üzerine, süper kapasitörün kapasitansı veya şarj tutma kapasitesi, çeşitli voltajlar uygulanarak ölçüldü. Belirli koşullar altında kapasitansın yüzde 3000 arttığı bulundu.
Buna karşılık, aynı koşullar altında tamamen grafen içermeyen MoS2’den yapılmış bir kapasitörün kapasitansında yalnızca yüzde 18’lik bir artış kaydedildi.
Araştırmacılar, MoS2’yi başka malzemelerle değiştirerek daha yüksek bir kapasitansa ulaşılıp ulaşılamayacağını araştırmayı planladıklarını söylediler.
