À mesure que l’intérêt pour la technologie moveable a augmenté, la recherche sur la création de dispositifs de stockage d’énergie pouvant être tissés dans des textiles a également augmenté. Des chercheurs de l'Université d'État de Caroline du Nord ont maintenant identifié un « point idéal » auquel la longueur d'une technologie de stockage d'énergie filiforme appelée « supercondensateur en forme de fil » (YSC) produit le flux d'énergie le in addition élevé et le plus efficace par unité de longueur.
- Des chercheurs de l'Université d'État de Caroline du Nord ont identifié la longueur idéale pour les supercondensateurs en forme de fil, une technologie de stockage d'énergie pouvant être intégrée dans des textiles.
- Les supercondensateurs en forme de fil d'une longueur comprise entre 40 et 60 cm fournissent le rendement énergétique global le plus élevé.
- Cette découverte ouvre la voie au développement de vêtements capables de stocker et délivrer de l'énergie.
« En ce qui concerne la durée du YSC, il s'agit d'un compromis entre puissance et énergie », a déclaré Wei Gao, auteur correspondant d'un report sur les travaux et professeur agrégé d'ingénierie textile, de chimie et de sciences à NC Point out. « Il ne s'agit pas seulement de la quantité d'énergie que vous pouvez stocker, mais aussi de la résistance interne qui nous intéresse. »
Plus précisément, les chercheurs ont découvert que les YSC dans la plage de 40 à 60 centimètres fournissaient le meilleur rendement énergétique global.
Des recherches antérieures sur les YSC ont donné des résultats variés et parfois contradictoires en ce qui concerne la output d'énergie en fonction de la longueur. Le but de la nouvelle étude, a déclaré Gao, était de fournir un modèle cohérent et complet pour expliquer les changements dans les performances du YSC sur une huge gamme de longueurs.
Pour ce faire, les chercheurs ont d’abord fabriqué plusieurs YSC en utilisant des paires de fils d’électrodes incorporés au charbon actif et un électrolyte en gel. Des fils de nylon ont été enroulés autour de chaque fil pour éviter tout courtroom-circuit, puis les deux électrodes ont été reliées ensemble et recouvertes davantage du même gel électrolyte. Les chercheurs ont créé ces YSC en segments allant de 10 à 300 cm de long, puis y ont fait passer des courants électriques de différentes fréquences. Cela leur a permis de mesurer deux caractéristiques : la résistance interne, qui mesure la quantité de courant électrique qui est entravée lors de la tentative de déplacement dans une batterie, et la capacité, qui est la capacité à stocker de l'énergie électrique.
Les chercheurs ont découvert que la capacité augmentait généralement de manière linéaire avec une longueur comprise entre 10 et 60 cm, après quoi les gains de capacité ralentissaient considérablement à mesure que la longueur augmentait. Les résultats ont également été influencés par la fréquence de l’électricité, ou la vitesse à laquelle le courant électrique oscille. En fonction de la fréquence électrique du courant, les YSC connaîtraient une diminution des gains de capacité jusqu'à 300 cm de longueur, bien que certains plafonnent à environ 150 cm. Les modèles mathématiques ont également montré que les YSC entre 40 et 80 cm présentaient la résistance interne la moreover faible, ce qui a conduit les chercheurs à déterminer que 40 à 60 cm était la longueur globale la additionally efficace.
L'auteur principal Nanfei He, chercheur postdoctoral à NC State, a déclaré que l'étude faisait partie d'un exertion additionally large visant à créer des YSC pouvant être intégrés dans les vêtements.
« L'identification de la longueur optimale des YSC est essentielle pour leur utilisation efficace, guidant le développement de stratégies pour une intégration transparente dans les tissus », a-t-il déclaré.
Le financement de l’étude provenait du Bureau de recherche de l’armée américaine, et Gao a déclaré qu’elle imaginait que les premières demandes de YSC seraient principalement axées sur l’armée.
« Imaginez que vous puissiez fabriquer un fil, juste un fil textile ordinaire, que vous transformez également en batterie », a déclaré Gao. « En gros, vous pouvez le cacher dans vos vêtements. Si vous y parvenez, vous pouvez ajouter bien as well as de fonctions à vos vêtements. »
Il reste encore du travail à faire avant que les YSC deviennent viables pour des apps pratiques.
« La technologie n'est pas encore mature, et c'est pourquoi il y a autant de financements et autant d'intérêt pour son développement », a déclaré Gao. « Nous pouvons fabriquer des piles en fil, mais pouvons-nous les rendre durables, fiables et sûres ? Pouvons-nous les rendre lavables ? Si vous comptez les mettre sur votre corps, il y a tellement d'autres défis en in addition de ses fonctions de stockage d'énergie. Pour le instant, nous nous concentrons sur l'aspect fiabilité, en veillant à ce que si vous tordez et déplacez le fil, il fonctionnera toujours. Cela, ainsi que la sécurité, sont les principaux problèmes, et je pense qu'une fois que nous aurons atteint ces deux points, cela élargira la portée de leur candidatures par beaucoup. »
L'article intitulé « Modélisation de supercondensateurs en forme de fil – Démêler sa sortie en fonction de la longueur » est publié dans le Journal of Power Sources. L'short article a été co-écrit par Nanfei He, chercheur postdoctoral à NC Point out, Xi Zhang, chercheur à l'Institut de technologie de Yancheng, et Junhua Track et Feng Zhao de Storagenergy Systems, Inc.
Le travail a été réalisé avec le soutien du Bureau de recherche de l’armée américaine sous les subventions W911NF19C0074 et W911NF18C0086.
