Grafen som ultrakondensator

Ett mycket närbesläktat område är kondensatorer, eller kort och gott batterier. Det är ännu en marknad som grafen också gör anspråk på genom sina fantastiska egenskaper. Kondensatorer används flitigt inom elektronikindustrin och finns nog i varje liten elektronikpryl som du äger. Batterier, vilket är en kondensator, används flitigt av alla former av portable produkter, medan Ultrakondensatorer är en snabbare variant med, än så länge, sämre kapacitet.

Grafen består av ett enda lager av kolatomer, och har därmed en enorm yta, och kan bära en mycket större laddning än motsvarande ämnen som används i dagens ultrakondensatorer. Jämfört med andra ultrakondensatorer har testexemplar baserade på grafen visat på tre gånger så hög kapacitet15, men det är långt ifrån taket för vad forskarna tror är möjligt.

Det ska dock sägas att litiumjontekniken har fortfarande cirka 30% högre capacitet än nuvarande testprodukter, men då är grafen vida överlägset i fråga om laddningstid och uthållighet. Kapaciteten förbättras dessutom ständigt med nya lösningar och formationer av grafen. Målet är att nå nivåer som är likvärdiga med litiumjonbatterier innan en kommersiell lösning är nära till hands.

När grafen är uppe på samma kapacitet som litiumjontekniken kan batteritillverkarna börja rulla ut ultrakondensatorer baserade på grafen. Forskarna är dock väldigt försiktiga med att förutspå eller ens gissa när vi kommer se grafenbatterier, men det kan lika gärna bero på att batteriindustrin troligtvis är den med absolut mest industrihemligheter av alla.

Företaget JME, baserat i Ohio, USA, har till exempel lyckats designa en ultrakondensator med förmåga att ladda på mindre än en millisekund16. Den är dessutom mycket mindre än de vanliga kondensatorer som vi ser på våra kretskort, vilket skulle kunna spara väldigt mycket plats i framtida produkter. Deras nya ultrakondensator hade en annan struktur där grafenskikt stod på högkant mot ett basskikt av grafen istället för att ligga staplade på varandra. Det gör att elektronerna har lättare att röra sig fram och tillbaka. Test har även visat att den fungerar väldigt väl som kondensator i elektronik.

super capacitor

Ultrakondensatorer

Andra företaget har presenterat liknande lösningar baserade på grafen där man lyckats designa ultrakondensatorer med egenskaper som överträffar dagens produkter. Det pratas dock väldigt lite om hur långt de har tills de når marknaden.

Det råder en extrem konkurrens och alla framgångar hålls så hemliga att inte ingen utomstående ska kunna komma ens i närheten av att upptäcka dem. Det gör att det är svårt att gräva upp framgångar från industrin. Eftersom de även bidrar med mycket pengar till universitetsforskningen är det oftast endast grundforskning som det rapporteras om och den är sällan upphetsande.

Referenser

15 – ”Graphene-Based Ultracapacitors” (PDF). Nano Lett 8 (10): 3498

16 – ”Graphene Double-Layer Capacitor with ac Line-Filtering Performance”. Science 24: 1637-1639

Annons

12
Leave a Reply

Please Login to comment
12 Comment threads
0 Thread replies
0 Followers
 
Most reacted comment
Hottest comment thread
12 Comment authors
thisHenrik BerntssonstornbringerAnton KarmehedTempel Recent comment authors
  Subscribe  
senaste äldsta flest röster
Notifiera vid
flopper
Medlem
flopper

Ser med andra ord helsvart ut för framtiden?
😆

-Tjalve-
Gäst
-Tjalve-

Man vill ju bara att det ska komma slutprodukter baserad på detta… nu 🙂

Jacob Hugosson
Medlem

Tack för en strålande artikel Andreas, även jag som följt grafen ett tag har lärt mig en del nytt! Det låter ju verkligen mer som en tidsfråga innan vi går från plaståldern till ”grafenåldern”.

Som sann hårdvaruentusiast borde jag säga att transistorn och elektronik är det som intresserar mig mest men jag tänker allt mer på alla andra användningsområden 😆

jaqob
Medlem
jaqob

Tack för en intressant och läsvärd artikel! En liten kommentar bara angående detta stycket bara. [quote]”Att få Nobelpriset ”bara” 6 år efter att artikeln publicerades är inte unikt, men inte heller vanligt. Det brukar kunna dröja betydligt längre. Gärna ska man ha dött medans man väntat på att någon ska erkänna ens arbete, och då ska det sägas att forskare ofta är seglivade.” [/quote] Jag tolkar det, kanske felaktigt, som att du skriver att man gärna ska ha dött för att få nobelpriset. Detta är väl dock en liten överdrift, då det är (i princip)* omöjligt att få priset postumt.… Läs hela »

-Boris-
Medlem
-Boris-

[quote name=”jaqob”]Tack för en intressant och läsvärd artikel! En liten kommentar bara angående detta stycket bara. [quote]”Att få Nobelpriset ”bara” 6 år efter att artikeln publicerades är inte unikt, men inte heller vanligt. Det brukar kunna dröja betydligt längre. Gärna ska man ha dött medans man väntat på att någon ska erkänna ens arbete, och då ska det sägas att forskare ofta är seglivade.” [/quote] Jag tolkar det, kanske felaktigt, som att du skriver att man gärna ska ha dött för att få nobelpriset. Detta är väl dock en liten överdrift, då det är (i princip)* omöjligt att få priset… Läs hela »

Hans
Medlem
Hans

Väldigt fin artikel och väldigt interessant. *thumbs up*

Dessutom väldigt bra svenska. =)

Tempel
Medlem
Tempel

Sånt här som gör NH så jäkla bra… lite mer lite djupare och mer insatt.

Väldigt bra förklarat!

Anton Karmehed
Admin

Som Jacob sa, mycket lärorikt och intressant även för oss som tycker att man har ganska bra koll på ämnet.
Det ska verkligen bli spännande att se om Grafen kan leva upp till sina potential, bara om man når några så är det ju en stor grej. 🙂

John Svensson
Medlem
John Svensson

Tackar för ett väldigt fint arbete, alltid kul att läsa om teknikens framtida möjligheter.

Vore kul om fler med ”specialkunskap”, följde efter.

Henrik Berntsson
Admin

mycket intressant att kika på grafen lite närmare! bara en sån sak som transistorer i 155 GHz på 40 (!) nm är ju galet redan nu. Hoppas och tror på en riktigt häftig uberdatorkraft i framtiden mha grafen 🙂
tackar för en riktigt fin inblick i ämnet!
edit: självkylande transistorer, tysta datorer till folket 🙂

this
Medlem
this

Så jävla intressant! Mycket bra skrivet dessutom 🙂 NH visar verkligen var skåpet ska stå och får de andra svenska sidorna att blekna.