Designul supercondensatorului este inspirat din natură

Un condensator este o componentă electronică care stochează energie sub formă de sarcini electrice opuse pe două plăci paralele. Cu cât suprafața plăcilor este mai mare și distanța dintre ele este mai mică, cu atât capacitatea (de a stoca sarcinile) este mai mare. Supercondensatoarele ating o capacitate foarte mare, deoarece distanța dintre plăci este mai mică de un nanometru.

Supercondensatoarele încă nu au capacitatea de stocare a celor mai bune baterii. Dar ele pot fi încărcate și descărcate mult mai repede și păstrează sarcina chiar și după milioane de cicluri de încărcare/descărcare. Deci sunt foarte bune pentru frânarea regenerativă utilizată în mașini hibride, de exemplu.

Unii cercetători de la Școala de Inginerie și Știință Aplicată UCLA Henry Samueli și alte patru universități au făcut supercondensatoare mult mai performante.[1] Le-au realizat prin creșterea semnificativă a suprafeței electrodului — inspirați din designul arborelui.[2] Datorită aranjamentului ramurilor și al frunzelor, frunzele au o suprafață foarte mare pentru a absorbi dioxidul de carbon necesar fotosintezei.

Pentru electrozi au folosit două structuri speciale relativ noi realizate de carbon. Pentru „ramuri”: nanotuburi de carbon, tuburi goale cu diametrul de doar 20 până la 30 nanometri; iar pentru „frunze”: grafen, o foaie formată dintr-un singur strat de atomi de carbon așezați într-o structură hexagonală, care a stabilizat electrodul. Supercondensatoarele lor aveau capacitatea cu 30% mai mare decât alte condensatoare pe bază de carbon, având aceeași masă și de 30 de ori capacitatea pentru o zonă dată. Și datorită suprafeței mari de schimb a sarcinilor, designul lor a produs o putere de 10 ori mai mare. De asemenea, și-a păstrat 95% din capacitatea sa după 10 000 de cicluri de încărcare și a funcționat bine atât în medii acide, cât și la temperaturi ridicate.

Liderul echipei, Tim Fisher, profesor de inginerie mecanică și aerospațială la UCLA, a spus:

De multe ori ne inspirăm din natură, iar plantele au descoperit cel mai bun mod de a absorbi substanțe chimice precum dioxidul de carbon din mediul lor. În acest caz, am folosit această idee, dar la o scară mult, mult mai mică – de fapt, aproximativ o milionime din dimensiunea lor.¹

Acești ingineri au realizat un design genial, dar, așa cum au recunoscut, designul lor a fost o simplă copie. Deci, cât merit ar trebui acordat Proiectantului originalului[3], care a creat plantele în Ziua a 3-a din cadrul Săptămânii Creației, cu o zi înainte ca El să creeze soarele?

Autor: Jonathan D. Sarfati
Sursa: Creation.com | Supercapacitor electrode design inspired by leaves on branches

Traducător: Cristian Monea

[1] Școala de Inginerie și Știință Aplicată UCLA Henry Samueli, Inspired by nature: Design for new electrode could boost supercapacitors’ performance, phys.org, 26 Februarie 2018.

[2] Guoping Xiong și alți șase, Bioinspired leaves-on-branchlet hybrid carbon nanostructure for supercapacitors, Nature Communications 9:790, 2018 | doi:10.1038/s41467-018-03112-3.

[3] Vedeți mult mai multe exemple la ‘Scientists copying nature (biomimetics)’, creation.com/biomimetics.