Ons gebruik van op batterijen werkende apparaten en apparaten neemt gestaag toe, brengt de behoefte aan veilige, efficiënt, en krachtige stroombronnen. Hiertoe, een type opslagapparaat voor elektrische energie, de supercondensator genaamd, wordt recentelijk als een haalbare, en soms zelfs beter, alternatief voor conventionele veelgebruikte energieopslagapparaten zoals Li-ionbatterijen. Supercondensatoren kunnen veel sneller opladen en ontladen dan conventionele batterijen en dat ook veel langer doen. Dit maakt ze geschikt voor een reeks toepassingen zoals regeneratief remmen in voertuigen, draagbare elektronische apparaten, enzovoort. "Als een krachtige supercondensator met een niet-ontvlambare, niet giftig, en veilige waterige elektrolyt kan worden aangemaakt, het kan worden opgenomen in draagbare apparaten en andere apparaten, bijdragen aan een hausse in het internet der dingen, "Dr. Takeshi Kondo, wie is de leidende wetenschapper in een recente baanbrekende studie in het veld, zegt.

Nog, ondanks hun potentieel, supercondensatoren, Momenteel, hebben bepaalde nadelen die het wijdverbreide gebruik ervan in de weg staan. Een belangrijk probleem is dat ze een lage energiedichtheid hebben, dat wil zeggen:ze slaan onvoldoende energie op per oppervlakte-eenheid van hun ruimte. Wetenschappers probeerden dit probleem eerst op te lossen door organische oplosmiddelen te gebruiken als de elektrolyt - het geleidende medium - in supercondensatoren om de gegenereerde spanning te verhogen (merk op dat het kwadraat van de spanning recht evenredig is met de energiedichtheid in apparaten voor energieopslag). Maar organische oplosmiddelen zijn duur en hebben een lage geleidbaarheid. Dus, misschien, een waterige elektrolyt zou beter zijn, dachten de wetenschappers. Dus, de ontwikkeling van supercondensatorcomponenten die effectief zouden zijn met waterige elektrolyten werd een centraal onderzoeksonderwerp in het veld.

In het eerder genoemde recente onderzoek gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten , Dr. Kondo en een groep van de Tokyo University of Science en Daicel Corporation in Japan onderzochten de mogelijkheid om een ​​nieuw materiaal te gebruiken, de met boor gedoteerde nanodiamant, als elektrode in de supercondensatoren - elektroden zijn de geleidende materialen in een batterij of condensator die de elektrolyt verbinden met externe draden, stroom uit het systeem te transporteren. De keuze van het elektrodemateriaal van deze onderzoeksgroep was gebaseerd op de wetenschap dat met borium gedoteerde diamanten een breed potentiaalvenster hebben, een functie waarmee een opslagapparaat met hoge energie in de loop van de tijd stabiel kan blijven. "We dachten dat op water gebaseerde supercondensatoren die een grote spanning produceren, zouden kunnen worden gerealiseerd als geleidende diamant als elektrodemateriaal wordt gebruikt, ' zegt dokter Kondo.

De wetenschappers gebruikten een techniek genaamd de microgolf plasma-geassisteerde chemische dampafzetting, MPCVD, om deze elektroden te vervaardigen en hun prestaties te onderzoeken door hun eigenschappen te testen. Ze ontdekten dat in een basisch systeem met twee elektroden met een waterig zwavelzuurelektrolyt, deze elektroden produceerden een veel hogere spanning dan conventionele cellen, wat resulteert in veel hogere energie- en vermogensdichtheden voor de supercondensator. Verder, ze zagen dat zelfs na 10, 000 cycli van opladen en ontladen, de elektrode bleef zeer stabiel. De met boor gedoteerde nanodiamant had zijn waarde bewezen.

Gewapend met dit succes, de wetenschappers waagden het toen om te onderzoeken of dit elektrodemateriaal dezelfde resultaten zou opleveren als de elektrolyt zou worden veranderd in een verzadigde natriumperchloraatoplossing, waarvan bekend is dat het een hogere spanning mogelijk maakt dan mogelijk is met conventionele zwavelzuurelektrolyt. Inderdaad, de reeds opgewekte hoge spanning werd in deze opstelling aanzienlijk uitgebreid. Dus, zoals Dr. Kondo heeft gezegd, "de met boor gedoteerde nanodiamantelektroden zijn nuttig voor waterige supercondensatoren, die functioneren als opslagapparaten met hoge energie die geschikt zijn voor snel laden en ontladen."

Het lijkt erop dat diamanten in de nabije toekomst ons elektronische en fysieke leven kunnen besturen.