(PhysOrg.com) -- Wetenschappers van Stanford gebruiken nanotechnologie om snel ultralichtgewicht, buigbare batterijen en supercondensatoren in de vorm van alledaags papier.

Door simpelweg een vel papier te coaten met inkt gemaakt van koolstofnanobuisjes en zilveren nanodraden, ontstaat een zeer geleidend opslagapparaat, zei Yi Cui, assistent-professor materiaalkunde en techniek.

"De samenleving heeft echt behoefte aan een goedkope, krachtig energieopslagapparaat, zoals batterijen en eenvoudige supercondensatoren, " hij zei.

Zoals batterijen, condensatoren houden een elektrische lading vast, maar voor een kortere periode. Echter, condensatoren kunnen veel sneller elektriciteit opslaan en ontladen dan een batterij.

Cui's werk wordt gerapporteerd in de paper "Highly Conductive Paper for Energy Storage Devices, " deze week online gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences.

"Deze nanomaterialen zijn speciaal, "Zei Cui. "Het is een eendimensionale structuur met zeer kleine diameters." De kleine diameter zorgt ervoor dat de inkt van het nanomateriaal sterk aan het vezelige papier hecht, waardoor de batterij en supercondensator zeer duurzaam zijn. De papieren supercondensator kan tot 40 jaar meegaan, 000 laad-ontlaadcycli - minstens een orde van grootte meer dan lithiumbatterijen. De nanomaterialen zijn ook ideale geleiders omdat ze elektriciteit veel efficiënter verplaatsen dan gewone geleiders, zei Cui.

Cui had eerder energieopslagapparaten van nanomateriaal gemaakt met behulp van plastic. Uit zijn nieuwe onderzoek blijkt dat een papieren batterij duurzamer is omdat de inkt sterker aan papier hecht (antwoord op de vraag:"Papier of plastic?"). Bovendien, je kunt de papieren batterij verkreukelen of vouwen, of zelfs weken in zure of basische oplossingen, en de prestaties nemen niet af. "We hebben alleen niet getest wat er gebeurt als je het verbrandt, " hij zei.

De flexibiliteit van papier maakt veel slimme toepassingen mogelijk. "Als ik mijn muur wil schilderen met een geleidend energieopslagapparaat, " zei Cui, 'Ik kan wel een kwast gebruiken.' In zijn laboratorium, hij demonstreerde de batterij aan een bezoeker door deze aan te sluiten op een LED (light-emitting diode), die helder gloeide.

Een papieren supercondensator kan vooral handig zijn voor toepassingen zoals elektrische of hybride auto's, die afhankelijk zijn van de snelle overdracht van elektriciteit. De hoge oppervlakte-tot-volumeverhouding van de papiersupercondensator geeft hem een ​​voordeel.

"Deze technologie heeft het potentieel om binnen korte tijd gecommercialiseerd te worden, " zei Peidong Yang, hoogleraar scheikunde aan de Universiteit van Californië-Berkeley. "Ik denk niet dat het beperkt zal blijven tot alleen apparaten voor energieopslag, "zei hij. "Dit is potentieel een heel mooi, goedkoop, flexibele elektrode voor elk elektrisch apparaat."

Cui voorspelt dat de grootste impact mogelijk zal zijn bij grootschalige opslag van elektriciteit op het distributienet. Overtollige elektriciteit die 's nachts wordt opgewekt, bijvoorbeeld, kunnen worden bewaard voor piekuren gedurende de dag. Windparken en zonne-energiesystemen hebben mogelijk ook opslag nodig.

"Het belangrijkste onderdeel van dit artikel is hoe een eenvoudig ding in het dagelijks leven - papier - kan worden gebruikt als een substraat om functionele geleidende elektroden te maken door een eenvoudig proces, " Yang zei. "Het is nanotechnologie gerelateerd aan het dagelijks leven, eigenlijk."

Cui's onderzoeksteam omvat postdoctorale wetenschappers Liangbing Hu en JangWook Choi, en afgestudeerde student Yuan Yang.

Aangeboden door Stanford University (nieuws:web)