Lagrar energi på kiselskiva

En grupp forskare vid Vanderbilt University under ledning av Cary Pint anser sig ha hittat lösningen på hur kisel kan användas för en kombination av bas för elektronikkretsar och samtidigt vara energilager.

Till skillnad mot batterier som lagrar energin kemiskt så lagrar superkondensatorer el genom att samla joner på ytan av ett poröst material. Lagringen kan ske på mycket kort tid, liksom urladdningen.

Men kisel har aldrig varit känt som ett användbart material när det gäller superkondensatorer. Forskargruppen valde att utgå från poröst kisel med en nanostruktur som utförts genom elektrokemisk etsning. Därefter beslöt man sig för att täcka ytan med kol.

Man sänkte temperaturen i ugnen, där man vanligtvis får grafen att växa på kiselkarbidmaterial, från över 1400 °C till mellan 600 och 700 °C.

Efter bakningen analyserades ytan, som nu ändrat färg från orange till svart, och den visade sig vara täckt med ett några nanometer tjockt lager grafen. Lagret visade sig kemiskt ha stabiliserat kiselytan.

När de använde materialet som superkondensator upptäckte de att grafenlagret hade förbättrat kretsens energitäthet högst väsentligt.

- Vårt mål var inte att ta fram en produkt med rekordprestanda, säger Cary Pint i ett pressmeddelande. Målet var att hitta en metod för integrerad energilagring. Kisel är ett perfekt material att fokusera på eftersom det är bas för så mycket av den moderna teknik vi omger oss med. Samtidigt lämnas stora delar av kislet oanvänt.

Forskargruppen tittar nu på hur energi kan lagras i överblivet kiselmaterial, eller på den oanvända baksidan av solceller eller sensorer. Superkondensatorer i solceller skulle då kunna lagra energi när solen står som högst, och leverera kvällstid när efterfrågan är som störst.

- All utrustning som vi använder i en modern miljö behöver el, säger Pint. Ju mer vi kan integrera energilagring i befintliga material, desto kompaktare och effektivare blir de.