Новий тип суперконденсаторів зможе витіснити акумуляторні батареї в системах зберігання великої кількості енергії.
Використовуючи гібридний матеріал, кварцовий гель, і тонкоплівкові ізолятори з монослойной плівки певних органічних сполук, дослідники з Технологічного університету Джорджії розробили структуру нового матеріалу для виготовлення суперконденсаторів, який забезпечує значення електричної ємності і щільності зберігання енергії, що конкурують з аналогічними показниками деяких типів акумуляторних батарей.
Конденсатори й суперконденсатори, на відміну від акумуляторних батарей, можуть поглинути або віддати досить швидко великий електричний струм. Тому застосування суперконденсаторів набагато практичніше, ніж використання акумуляторних батарей там, де необхідно зберігання великої кількості енергії, яку в деяких випадках, потрібно віддавати з максимально високою швидкістю, наприклад, в електромагнітних знаряддях в електричних автомобілях, в дефібрилятор і т.п.
"Родзинкою" нового матеріалу для створення суперконденсаторів є подвійний ізолюючий шар, що складається з нанорозмірних самозбираючих монослоев (self-assembled monolayer,
SAM), які, у свою чергу, складаються з молекул жирних кислот певного типу. Ізолятор з такого матеріалу розташовується між плівкою кварцового гелю і майларовой плівкою, армованої алюмінієвими електродами. Структура подвійного ізоляційного шару блокує будь-яке проникнення електронів від алюмінієвих електродів в кварцовий шар, що обумовлює дуже низьке значення струму власного витоку суперконденсатора і високий показник щільності зберігання енергії.
Проводячи випробування створених суперконденсаторів, дослідники визначили їх основні електричні характеристики. Максимальна щільність енергії склала 40 джоулів на кубічний сантиметр, енергетична ефективність суперконденаторов склала 72 відсотки, а енергетична щільність - 520 Ватт на кубічний сантиметр. Такі показники істотно перевищують аналогічні показники існуючих електролітичних конденсаторів і тонкоплівкових літій-іонних акумуляторних батарей. Проте, за деякими значенням параметри суперконденсаторів поступаються параметрам літій-іонних акумуляторів, що використовуються в електронній техніці та електричних автомобілях.
Ще основною перевагою нових суперконденсаторів є їх тонкоплівкова структура, яка визначає їх гнучкість. Такі суперконденсатори витримують без втрати їх електричних характеристики декількох досить сильних деформацій, що значно розширює сферу їх застосування.
Наступними кроками, які мають намір вжити дослідники, стануть спроби створення більш великих пристроїв зберігання енергії на базі нового матеріалу. Якщо ці спроби виявляться успішними і випробування продемонструють високі електричні показники нових пристроїв, то буде проведена спроба початку масового виробництва матеріалу і становлення його на "комерційні рейки".
