分形设计大大提高电极容量 或可实现太阳能自供电设备

受到美洲蕨的启发，墨尔本皇家理工大学科学家开发了一种新的电极，这种电极能够将现有存储技术的容量提升30倍。



这种石墨烯原型电池也为发展柔性薄膜太阳能转化存储一体化电池提供了一条道路，让我们离自充电智能手机、便携式电脑、汽车和建筑更近了一步。
新电极被设计为与超级电容器一起工作，超级电容器能够比传统电池更快的充放电。超级电容器已经与太阳能利用结合到了一起，但它们的广泛应用仍然受限于它们的容量。
墨尔本皇家理工大学教授Min Gu说，新的设计灵感来至于大自然，如何以最有效的方式填充空间，大自然的答案是分形，一种复杂的自我重复模式。
墨尔本皇家理工大学人工智能纳米光子学实验室主任Gu说，西部swordfern的树叶有密密麻麻的静脉，使它们能够有效地存储能量和运输水分。
我们的电极就是基于这种分形设计，这种设计是自相似的，就像雪花一样。我们就是采用了这种自然界高效的设计来在纳米尺度提高太阳能的存储。

马上可以采用的应用是将电极与超级电容器相结合，如我们的实验所示，我们的原型可以从根本上提高他们的存储容量，比目前的容量极限多30倍。
容量提升的超级电容器既可提供长期的稳定性，又可提供快速的充放电速率，尤其是当人们想在多云的天气使用太阳能的情况下，使它们成为太阳能存储理想的替代品。
通过与超级电容器相结合，分形激光还原石墨烯电极能够更长时间的存储电荷，同时电荷流失最少。这种分形设计反映了西部swordfern的静脉的自相似构型，这种植物原产于北美西部。
第一作者，博士研究生Litty Thekkekara说，因为这种电池原型是基于柔性薄膜技术，具有广泛的潜在应用。



Thekkekara说，最让人兴奋的应用是将这种电极同太阳能电池集成在一起，提供一种芯片，可以同时收集和存储能量。
我们可以将这种电池与已有的太阳能电池相结合，但已有的太阳能电池过大。未来真正可行的方案是将这种电池与柔性薄膜太阳能技术相结合，目前这种技术仍处在它的初级阶段。
柔性薄膜太阳能电池可以在你所能想到的任何地方派上用场，从构建窗户到汽车仪表盘，智能手机到智能手表。我们将不用再给手机充电和为混合动力汽车建立充电站。
通过使用这种柔性电极，我们解决了存储难题，同时可以看到这种电极可以同太阳能电池一起工作而不影响其性能。现在我们将重点关注柔性太阳能电池，以便我们能够构建出依靠太阳能的自供电电子器件。


来源：Tech Xplore
编译：远望智库技术预警中心 谌 为
转载：http://www.sohu.com/a/131623018_465915

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